什么是编码器?
電(diàn)机运行过程中,实时监测電(diàn)流、转速、转轴的圆周方向相对位置等参数,确定電(diàn)机本體(tǐ)及被拖动设备状态,进一步地实时控制電(diàn)机和设备的运行状况,从而实现伺服、调速等许多(duō)特定功能(néng)。
这里,应用(yòng)编码器作為(wèi)前端测量元件,不仅大大简化了测量系统,而且精密、可(kě)靠、功能(néng)强大。
编码器是一种将旋转部件位置、位移物(wù)理(lǐ)量转换成一串数字脉冲信号的旋转式传感器,这些脉冲信号被控制系统采集、处理(lǐ),发出一系列指令,调整改变设备的运行状态。如果编码器与齿轮条或螺旋丝杠结合在一起,也可(kě)用(yòng)于测量直線(xiàn)运动部件的位置、位移物(wù)理(lǐ)量。
编码器
编码器分(fēn)类
编码器基本分(fēn)类
编码器是一个机械与電(diàn)子紧密结合的精密测量器件,将信号或数据进行编码、转换,用(yòng)以通讯、传输和存储的信号数据。按照不同的特征,编码器分(fēn)类情况如下:
● 码盘和码尺:直線(xiàn)位移转换成電(diàn)信号的编码器称為(wèi)码尺,角位移转换成電(diàn)信的為(wèi)码盘。
● 绝对值型编码器:以角度增量的方式提供位置、角度和圈数等信息,每个角度增量赋予唯一的编码。
●混合式绝对值编码器:混合式绝对值编码器输出两组信息:一组信息用(yòng)于检测磁极位置,带有(yǒu)绝对信息功能(néng);另一组则完全同增量式编码器的输出信息。
電(diàn)机常用(yòng)的编码器
●增量型编码器
直接利用(yòng)光電(diàn)转换原理(lǐ)输出三组方波脉冲A、B和Z相。A、B两组脉冲相位差90o,可(kě)方便地判断出旋转方向;Z相每转一个脉冲,用(yòng)于基准点定位。其优点:原理(lǐ)构造简单,机械平均寿命可(kě)在几万小(xiǎo)时以上,抗干扰能(néng)力强,可(kě)靠性高,适合于長(cháng)距离传输。缺点:无法输出轴转动的绝对位置信息。
●绝对值型编码器
直接输出数字量的传感器,传感器圆形码盘上沿径向有(yǒu)若干同心码道,每条道上由透光和不透光的扇形區(qū)相间组成,相邻码道的扇區(qū)数目是双倍关系,码盘上的码道数就是它的二进制数码的位数,在码盘的一侧是光源,另一侧对应每一码道有(yǒu)一光敏元件;当码盘处于不同位置时,各光敏元件根据受光照与否转换出相应的電(diàn)平信号,形成二进制数。
这种编码器的特点是不要计数器,在转轴的任意位置都可(kě)读出一个固定的与位置相对应的数字码。显然,码道越多(duō),分(fēn)辨率就越高,对于一个具有(yǒu) N位二进制分(fēn)辨率的编码器,其码盘必须有(yǒu)N条码道。目前國(guó)内已有(yǒu)16位的绝对编码器产品。
编码器工作原理(lǐ)
由一个中心有(yǒu)轴的光電(diàn)码盘,其上有(yǒu)环形通、暗的刻線(xiàn),有(yǒu)光電(diàn)发射和接收器件读取,获得四组正弦波信号组合成A、B、C、D,每个正弦波相差90度相位差(相对于一个周波為(wèi)360度),将C、D信号反向,叠加在A、B两相上,可(kě)增强稳定信号;另每转输出一个Z相脉冲以代表零位参考位。
编码器结构
由于A、B两相相差90度,可(kě)通过比较A相在前还是B相在前,以判别编码器的正转与反转,通过零位脉冲,可(kě)获得编码器的零位参考位。
编码器码盘的材料有(yǒu)玻璃、金属、塑料,玻璃码盘是在玻璃上沉积很(hěn)薄的刻線(xiàn),其热稳定性好,精度高,金属码盘直接以通和不通刻線(xiàn),不易碎,但由于金属有(yǒu)一定的厚度,精度就有(yǒu)限制,其热稳定性就要比玻璃的差一个数量级,塑料码盘是经济型的,其成本低,但精度、热稳定性、寿命均要差一些。
分(fēn)辨率—编码器以每旋转360度提供多(duō)少的通或暗刻線(xiàn)称為(wèi)分(fēn)辨率,也称解析分(fēn)度、或直接称多(duō)少線(xiàn),一般在每转分(fēn)度5~10000線(xiàn)。
编码器
位置测量及反馈控制原理(lǐ)
在電(diàn)梯、机床、材料加工、電(diàn)动机反馈系统以及测量和控制设备中,编码器占领着极其重要的地位。编码器运用(yòng)光栅和红外光源通过接收器将光信号转换成TTL(HTL)的電(diàn)信号,通过对TTL電(diàn)平频率和高電(diàn)平个数的分(fēn)析,直观地反映出電(diàn)机的旋转角度和旋转位置。
由于角度和位置都可(kě)以精确的测量,所以可(kě)以将编码器和变频器组成闭环控制系统,将控制更加精确化,这也是為(wèi)什么電(diàn)梯、机床等能(néng)这么精确使用(yòng)的原因所在。
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