編碼器Encoder為傳感器(Sensor)類的一種,,主要用來偵測機械運動的速度、位置,、角度,、距離或計數(shù),除了應用在產(chǎn)業(yè)機械外,,許多的馬達控制如伺服馬達,、BLDC伺服馬達均需配備編碼器以供馬達控制器作為換相、速度及位置的檢出所以應用范圍相當廣泛,。根據(jù)檢測原理,,編碼器可分為光學式、磁式,、感應式和電容式,。根據(jù)其刻度方法及信號輸出形式,分為增量式編碼器和絕對式編碼器,。光電編碼器是利用光柵衍射原理實現(xiàn)位移—數(shù)字變換的,,從50年代開始應用于機床和計算儀器,因其結(jié)構(gòu)簡單,、計量精度高,、壽命長等優(yōu)點,在國內(nèi)外受到重視和推廣,,在精密定位,、速度、長度,、加速度、振動等方面得到廣泛的應用,。
& p& l# z# F/ g4 oa.增量式編碼器特點: ; N! V8 v# }$ m9 ~. U7 G
/ |1 X( ~* m! u/ I; c增量式編碼器轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時,,有相應的脈沖輸出,其計數(shù)起點任意設定,,可實現(xiàn)多圈無限累加和測量,。編碼器軸轉(zhuǎn)一圈會輸出固定的脈沖,脈沖數(shù)由編碼器光柵的線數(shù)決定,。需要提高分辨率時,,可利用 90 度相位差的 A、B 兩路信號進行倍頻或更換高分辨率編碼器,。
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6 p2 u; J) J+ W( ~2 B0 Mb. 絕對式編碼器特點 3 X0 g* K2 k# l* Y; d/ a( u
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絕對式編碼器有與位置相對應的代碼輸出,,通常為二進制碼或 BCD 碼。從代碼數(shù)大小的變化可以判別正反方向和位移所處的位置,,絕對零位代碼還可以用于停電位置記憶,。絕對式編碼器的測量范圍常規(guī)為 0—360 度,。
: ^" v$ W" @0 `3 D: W( C增量型旋轉(zhuǎn)編碼器 ! X# m6 \* ~8 n! K: H
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軸的每圈轉(zhuǎn)動,增量型編碼器提供一定數(shù)量的脈沖,。周期性的測量或者單位時間內(nèi)的脈沖計數(shù)可以用來測量移動的速度,。如果在一個參考點后面脈沖數(shù)被累加,計算值就代表了轉(zhuǎn)動角度或行程的參數(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備接收軸的旋轉(zhuǎn)感應信號, 因此可用來實現(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)生一個稱之為零位信號的脈沖。
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增量型絕對值旋轉(zhuǎn)編碼器絕對值編碼器為每一個軸的位置提供一個獨一無二的編碼數(shù)字值,。特別是在定位控制應用中,,絕對值編碼器減輕了電子接收設備的計算任務,從而省去了復雜的和昂貴的輸入裝置:而且,,當機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,就可利用當前的位置值,。 , s* M* n# v1 O( ~/ Z
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單圈絕對值編碼器把軸細分成規(guī)定數(shù)量的測量步,,最大的分辨率為13位,這就意味著最大可區(qū)分8192個位置+多圈絕對值編碼器不僅能在一圈內(nèi)測量角位移,,而且能幸,,J用多步齒輪測量圈數(shù)。多圈的圈數(shù)為12位,,也就是說最大4096圈可以被識別,。總的分辨率可達到25位或者33,,554,,432個測量步數(shù)。并行絕對值旋轉(zhuǎn)編碼器傳輸位置值到估算電子裝置通過幾根電纜并行傳送,。 3 d5 n4 e; A( x5 v$ g
增量型→絕對型編碼器
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/ p/ Q, }9 ^8 L) \8 A旋轉(zhuǎn)增量值編碼器以轉(zhuǎn)動時輸出脈沖,,通過計數(shù)設備來計算其位置,當編碼器不動或停電時,,依靠計數(shù)設備的內(nèi)部記憶來記住位置,。這樣,當停電后,,編碼器不能有任何的移動,,當來電工作時,編碼器輸出脈沖過程中,,也不能有干擾而丟失脈沖,,不然,,計數(shù)設備計算并記憶的零點就會偏移,而且這種偏移的量是無從知道的,,只有錯誤的結(jié)果出現(xiàn)后才能知道,。
8 {+ N" z3 R8 ?+ B9 P解決的方法是增加參考點,編碼器每經(jīng)過參考點,,將參考位置修正進計數(shù)設備的記憶位置,。在參考點以前,是不能保證位置的準確性的,。在工控中就有每次操作先找參考點,,開機找零等方法。 7 V5 `4 x- w4 L! Q
這樣的方法對有些工控項目比較麻煩,,甚至不允許開機找零(開機后就要知道準確位置),,有一些工況也不允許使用中因干擾影響而產(chǎn)生位置錯誤,于是就有了絕對編碼器的出現(xiàn),。
1 Q( B* G9 a3 r+ u7 J5 {* f絕對值旋轉(zhuǎn)編碼器光碼盤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,,在編碼器的每一個位置,,通過讀取每道刻線的通、暗,,獲得一組從2的零次方到2的n-1次方的唯一的2進制編碼(格雷碼),這就稱為n位絕對編碼器,。這樣的編碼器是由光電碼盤的機械位置決定的,,它不受停電、干擾的影響,,由于絕對值編碼器由機械位置決定的每個位置是唯一的,,它無需記憶,無需找參考點,,而且不用一直計數(shù),,什么時候需要知道位置,,什么時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 + ^$ B# D3 ^/ e1 ^
從單圈絕對值編碼器到多圈絕對值編碼器
+ g: _. q2 N" n2 d單圈絕對值編碼器,以轉(zhuǎn)動中測量光電碼盤各道刻線,,以獲取唯一的編碼,,當轉(zhuǎn)動超過360度時,編碼又回到原點,,這樣就不符合絕對編碼唯一的原則,,這樣的編碼器只能用于旋轉(zhuǎn)范圍360度以內(nèi)的測量,稱為單圈絕對值編碼器,。要測量旋轉(zhuǎn)超過360度范圍,,就要用到多圈絕對值編碼器。
6 K) Y. j$ q0 K編碼器生產(chǎn)廠家運用鐘表齒輪機械的原理,,當中心碼盤旋轉(zhuǎn)時,,通過齒輪傳動另一組碼盤(或多組齒輪,多組碼盤),,在單圈編碼的基礎上再增加圈數(shù)的編碼,,以擴大編碼器的測量范圍,這樣的絕對編碼器就稱為多圈式絕對編碼器,,它同樣是每個位置編碼唯一不重復的,,而無需記憶。 ; i; b) n( Z, u- W0 s( t: l
多圈編碼器另一個優(yōu)點是由于測量范圍大,,實際使用往往富裕較多,, 這樣在安裝時不必要費勁找零點, 將某一中間位置作為起始點就可以了,,而大大簡化了安裝調(diào)試難度,。
3 S s, T2 h0 T3 Z絕對值編碼器的信號輸出
, o9 l# w! b5 _) c" A! D) x6 i `! z, K絕對值編碼器信號輸出有并行輸出、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輸出,,而高位數(shù)的和多圈的編碼器輸出信號不用并行信號(并行信號連接線多,,易錯碼易損壞),一般為串行或總線型輸出,。其中串行最常用的是時鐘同步串聯(lián)信號(SSI),;總線型最常用的是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,。( V5 F5 L3 _$ W) W/ W* P3 b! c
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