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編碼器的概念
更新時(shí)間:2009-06-26   點(diǎn)擊次數(shù):4736次
增量型旋轉(zhuǎn)編碼器
  軸的每圈轉(zhuǎn)動(dòng),增量型編碼器提供一定數(shù)量的脈沖。周期性的測(cè)量或者單位時(shí)間內(nèi)的脈沖計(jì)數(shù)可以用來(lái)測(cè)量移動(dòng)的速度。如果在一個(gè)參考點(diǎn)后面脈沖數(shù)被累加,計(jì)算值就代表了轉(zhuǎn)動(dòng)角度或行程的參數(shù)。雙通道編碼器輸出脈沖之間相差為90o。能使接收脈沖的電子設(shè)備接收軸的旋轉(zhuǎn)感應(yīng)信號(hào),因此可用來(lái)實(shí)現(xiàn)雙向的定位控制;另外,三通道增量型旋轉(zhuǎn)編碼器每一圈產(chǎn)生一個(gè)稱之為零位信號(hào)的脈沖。
  增量型值旋轉(zhuǎn)編碼器值編碼器為每一個(gè)軸的位置提供一個(gè)*的編碼數(shù)字值。特別是在定位控制應(yīng)用中,值編碼器減輕了電子接收設(shè)備的計(jì)算任務(wù),從而省去了復(fù)雜的和昂貴的輸入裝置:而且,當(dāng)機(jī)器合上電源或電源故障后再接通電源,不需要回到位置參考點(diǎn),就可利用當(dāng)前的位置值。
  單圈值編碼器把軸細(xì)分成規(guī)定數(shù)量的測(cè)量步,zui大的分辨率為13位,這就意味著zui大可區(qū)分8192個(gè)位置+多圈值編碼器不僅能在一圈內(nèi)測(cè)量角位移,而且能幸,J用多步齒輪測(cè)量圈數(shù)。多圈的圈數(shù)為12位,也就是說(shuō)zui大4096圈可以被識(shí)別。總的分辨率可達(dá)到25位或者33,554,432個(gè)測(cè)量步數(shù)。并行值旋轉(zhuǎn)編碼器傳輸位置值到估算電子裝置通過(guò)幾根電纜并行傳送。
  增量型→型編碼器
  旋轉(zhuǎn)增量值編碼器以轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)輸出脈沖,通過(guò)計(jì)數(shù)設(shè)備來(lái)計(jì)算其位置,當(dāng)編碼器不動(dòng)或停電時(shí),依靠計(jì)數(shù)設(shè)備的內(nèi)部記憶來(lái)記住位置。這樣,當(dāng)停電后,編碼器不能有任何的移動(dòng),當(dāng)來(lái)電工作時(shí),編碼器輸出脈沖過(guò)程中,也不能有干擾而丟失脈沖,不然,計(jì)數(shù)設(shè)備計(jì)算并記憶的零點(diǎn)就會(huì)偏移,而且這種偏移的量是無(wú)從知道的,只有錯(cuò)誤的結(jié)果出現(xiàn)后才能知道。
  解決的方法是增加參考點(diǎn),編碼器每經(jīng)過(guò)參考點(diǎn),將參考位置修正進(jìn)計(jì)數(shù)設(shè)備的記憶位置。在參考點(diǎn)以前,是不能保證位置的準(zhǔn)確性的。在工控中就有每次操作先找參考點(diǎn),開(kāi)機(jī)找零等方法。
  這樣的方法對(duì)有些工控項(xiàng)目比較麻煩,甚至不允許開(kāi)機(jī)找零(開(kāi)機(jī)后就要知道準(zhǔn)確位置),有一些工況也不允許使用中因干擾影響而產(chǎn)生位置錯(cuò)誤,于是就有了編碼器的出現(xiàn)。
  值旋轉(zhuǎn)編碼器光碼盤(pán)上有許多道光通道刻線,每道刻線依次以2線、4線、8線、16線。。。。。。編排,這樣,在編碼器的每一個(gè)位置,通過(guò)讀取每道刻線的通、暗,獲得一組從2的零次方到2的n-1次方的*的2進(jìn)制編碼(格雷碼),這就稱為n位編碼器。這樣的編碼器是由光電碼盤(pán)的機(jī)械位置決定的,它不受停電、干擾的影響,由于值編碼器由機(jī)械位置決定的每個(gè)位置是*的,它無(wú)需記憶,無(wú)需找參考點(diǎn),而且不用一直計(jì)數(shù),什么時(shí)候需要知道位置,什么時(shí)候就去讀取它的位置。這樣,編碼器的抗干擾特性、數(shù)據(jù)的可靠性大大提高了
  從單圈值編碼器到多圈值編碼器
  單圈值編碼器,以轉(zhuǎn)動(dòng)中測(cè)量光電碼盤(pán)各道刻線,以獲取*的編碼,當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)超過(guò)360度時(shí),編碼又回到原點(diǎn),這樣就不符合編碼*的原則,這樣的編碼器只能用于旋轉(zhuǎn)范圍360度以內(nèi)的測(cè)量,稱為單圈值編碼器。要測(cè)量旋轉(zhuǎn)超過(guò)360度范圍,就要用到多圈值編碼器。
  編碼器生產(chǎn)廠家運(yùn)用鐘表齒輪機(jī)械的原理,當(dāng)中心碼盤(pán)旋轉(zhuǎn)時(shí),通過(guò)齒輪傳動(dòng)另一組碼盤(pán)(或多組齒輪,多組碼盤(pán)),在單圈編碼的基礎(chǔ)上再增加圈數(shù)的編碼,以擴(kuò)大編碼器的測(cè)量范圍,這樣的編碼器就稱為多圈式編碼器,它同樣是每個(gè)位置編碼*不重復(fù)的,而無(wú)需記憶。
  多圈編碼器另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是由于測(cè)量范圍大,實(shí)際使用往往富裕較多,這樣在安裝時(shí)不必要費(fèi)勁找零點(diǎn),將某一中間位置作為起始

點(diǎn)就可以了,而大大簡(jiǎn)化了安裝調(diào)試難度。
  值編碼器的信號(hào)輸出
  值編碼器信號(hào)輸出有并行輸出、串行輸出、總線型輸出、變送一體型輸出等,單圈低位數(shù)的編碼器一般用并行信號(hào)輸出,而高位數(shù)的和多圈的編碼器輸出信號(hào)不用并行信號(hào)(并行信號(hào)連接線多,易錯(cuò)碼易損壞),一般為串行或總線型輸出。其中串行zui常用的是時(shí)鐘同步串聯(lián)信號(hào)(SSI);總線型zui常用的是PROFIBUS-DP型,其他的還有DeviceNet, CAN, Interbus, CC-link等;變送一體型輸出使用方便,但精度有所犧牲。
  增量型編碼器與型編碼器的區(qū)分 編碼器如以信號(hào)原理來(lái)分,有增量型編碼器,型編碼器。   

       增量型編碼器(旋轉(zhuǎn)型)  

       工作原理:  由一個(gè)中心有軸的光電碼盤(pán),其上有環(huán)形通、暗的刻線,有光電發(fā)射和接收器件讀取,獲得四組正弦波信號(hào)組合成A、B、C、D,每個(gè)正弦波相差90度相位差(相對(duì)于一個(gè)周波為360度),將C、D信號(hào)反向,疊加在A、B兩相上,可增強(qiáng)穩(wěn)定信號(hào);另每轉(zhuǎn)輸出一個(gè)Z相脈沖以代表零位參考位。由于A、B兩相相差90度,可通過(guò)比較A相在前還是B相在前,以判別編碼器的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn),通過(guò)零位脈沖,可獲得編碼器的零位參考位。

       編碼器碼盤(pán)的材料有玻璃、金屬、塑料,玻璃碼盤(pán)是在玻璃上沉積很薄的刻線,其熱穩(wěn)定性好,精度高,金屬碼盤(pán)直接以通和不通刻線,不易碎,但由于金屬有一定的厚度,精度就有限制,其熱穩(wěn)定性就要比玻璃的差一個(gè)數(shù)量級(jí),塑料碼盤(pán)是經(jīng)濟(jì)型的,其成本低,但精度、熱穩(wěn)定性、壽命均要差一些。分辨率—編碼器以每旋轉(zhuǎn)360度提供多少的通或暗刻線稱為分辨率,也稱解析分度、或直接稱多少線,一般在每轉(zhuǎn)分度5~10000線。

       信號(hào)輸出:信號(hào)輸出有正弦波(電流或電壓),方波(TTL、HTL),集電極開(kāi)路(PNP、NPN),推拉式多種形式,其中TTL為長(zhǎng)線差分驅(qū)動(dòng)(對(duì)稱A,A-;B,B-;Z,Z-),HTL也稱推拉式、推挽式輸出,編碼器的信號(hào)接收設(shè)備接口應(yīng)與編碼器對(duì)應(yīng)。信號(hào)連接—編碼器的脈沖信號(hào)一般連接計(jì)數(shù)器、PLC、計(jì)算機(jī),PLC和計(jì)算機(jī)連接的模塊有低速模塊與高速模塊之分,開(kāi)關(guān)頻率有低有高。  如單相聯(lián)接,用于單方向計(jì)數(shù),單方向測(cè)速。  
  A.B兩相聯(lián)接,用于正反向計(jì)數(shù)、判斷正反向和測(cè)速。  
  A、B、Z三相聯(lián)接,用于帶參考位修正的位置測(cè)量。  
  A、A-,B、B-,Z、Z-連接,由于帶有對(duì)稱負(fù)信號(hào)的連接,電流對(duì)于電纜貢獻(xiàn)的電磁場(chǎng)為0,衰減zui小,抗干擾*,可傳輸較遠(yuǎn)的距離。對(duì)于TTL的帶有對(duì)稱負(fù)信號(hào)輸出的編碼器,信號(hào)傳輸距離可達(dá)150米對(duì)于HTL的帶有對(duì)稱負(fù)信號(hào)輸出的編碼器,信號(hào)傳輸距離可達(dá)300米。             增量式編碼器的問(wèn)題: 增量型編碼器存在零點(diǎn)累計(jì)誤差,抗干擾較差,接收設(shè)備的停機(jī)需斷電記憶,開(kāi)機(jī)應(yīng)找零或參考位等問(wèn)題,這些問(wèn)題如選用型編碼器可以解決。增量型編碼器的一般應(yīng)用測(cè)速,測(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)方向,測(cè)移動(dòng)角度、距離(相對(duì))。型編碼器(旋轉(zhuǎn)型)             編碼器光碼盤(pán)上有許多道光通道刻線,每道刻線依次以2線、4線、8線、16 線……編排,這樣,在編碼器的每一個(gè)位置,通過(guò)讀取每道刻線的通、暗,獲得一組從2的零次方到2的n-1次方的*的2進(jìn)制編碼(格雷碼),這就稱為n位編碼器。這樣的編碼器是由光電碼盤(pán)的機(jī)械位置決定的,它不受停電、干擾的影響。 編碼器由機(jī)械位置決定的每個(gè)位置是*的,它無(wú)需記憶,無(wú)需找參考點(diǎn),而且不用一直計(jì)數(shù),什么時(shí)候需要知道位置,什么時(shí)候就去讀取它的位置。這樣,編碼器的抗干擾特性、數(shù)據(jù)的可靠性大大提高了。 從單圈值編碼器到多圈值編碼器 旋轉(zhuǎn)單圈值編碼器,以轉(zhuǎn)動(dòng)中測(cè)量光電碼盤(pán)各道刻線,以獲取*的編碼,當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)超過(guò)360度時(shí),編碼又回到原點(diǎn),這樣就不符合編碼*的原則,這樣的編碼只能用于旋轉(zhuǎn)范圍360度以內(nèi)的測(cè)量,稱為單圈值編碼器。如果要測(cè)量旋轉(zhuǎn)超過(guò)360度范圍,就要用到多圈值編碼器。 編碼器生產(chǎn)廠家運(yùn)用鐘表齒輪機(jī)械的原理,當(dāng)中心碼盤(pán)旋轉(zhuǎn)時(shí),通過(guò)齒輪傳動(dòng)另一組碼盤(pán)(或多組齒輪,多組碼盤(pán)),在單圈編碼的基礎(chǔ)上再增加圈數(shù)的編碼,以擴(kuò)大編碼器的測(cè)量范圍,這樣的編碼器就稱為多圈式編碼器,它同樣是由機(jī)械位置確定編碼,每個(gè)位置編碼*不重復(fù),而無(wú)需記憶。  多圈編碼器另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是由于測(cè)量范圍大,實(shí)際使用
  往往富裕較多,這樣在安裝時(shí)不必要費(fèi)勁找零點(diǎn), 將某一中間位置作為起始點(diǎn)就可以了,而大大簡(jiǎn)化了安裝調(diào)試難度。

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