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编码器的概念
发布时间:2009-06-26   点击次数:2029次
增量型旋转编码器
  轴的每圈转动,增量型编码器提供一定数量的脉冲。周期性的测量或者单位时间内的脉冲计数可以用来测量移动的速度。如果在一个参考点后面脉冲数被累加,计算值就代表了转动角度或行程的参数。双通道编码器输出脉冲之间相差为90o。能使接收脉冲的电子设备接收轴的旋转感应信号,因此可用来实现双向的定位控制;另外,三通道增量型旋转编码器每一圈产生一个称之为零位信号的脉冲。
  增量型值旋转编码器值编码器为每一个轴的位置提供一个*的编码数字值。特别是在定位控制应用中,值编码器减轻了电子接收设备的计算任务,从而省去了复杂的和昂贵的输入装置:而且,当机器合上电源或电源故障后再接通电源,不需要回到位置参考点,就可利用当前的位置值。
  单圈值编码器把轴细分成规定数量的测量步,zui大的分辨率为13位,这就意味着zui大可区分8192个位置+多圈值编码器不仅能在一圈内测量角位移,而且能幸,J用多步齿轮测量圈数。多圈的圈数为12位,也就是说zui大4096圈可以被识别。总的分辨率可达到25位或者33,554,432个测量步数。并行值旋转编码器传输位置值到估算电子装置通过几根电缆并行传送。
  增量型→型编码器
  旋转增量值编码器以转动时输出脉冲,通过计数设备来计算其位置,当编码器不动或停电时,依靠计数设备的内部记忆来记住位置。这样,当停电后,编码器不能有任何的移动,当来电工作时,编码器输出脉冲过程中,也不能有干扰而丢失脉冲,不然,计数设备计算并记忆的零点就会偏移,而且这种偏移的量是无从知道的,只有错误的结果出现后才能知道。
  解决的方法是增加参考点,编码器每经过参考点,将参考位置修正进计数设备的记忆位置。在参考点以前,是不能保证位置的准确性的。在工控中就有每次操作先找参考点,开机找零等方法。
  这样的方法对有些工控项目比较麻烦,甚至不允许开机找零(开机后就要知道准确位置),有一些工况也不允许使用中因干扰影响而产生位置错误,于是就有了编码器的出现。
  值旋转编码器光码盘上有许多道光通道刻线,每道刻线依次以2线、4线、8线、16线。。。。。。编排,这样,在编码器的每一个位置,通过读取每道刻线的通、暗,获得一组从2的零次方到2的n-1次方的*的2进制编码(格雷码),这就称为n位编码器。这样的编码器是由光电码盘的机械位置决定的,它不受停电、干扰的影响,由于值编码器由机械位置决定的每个位置是*的,它无需记忆,无需找参考点,而且不用一直计数,什么时候需要知道位置,什么时候就去读取它的位置。这样,编码器的抗干扰特性、数据的可靠性大大提高了
  从单圈值编码器到多圈值编码器
  单圈值编码器,以转动中测量光电码盘各道刻线,以获取*的编码,当转动超过360度时,编码又回到原点,这样就不符合编码*的原则,这样的编码器只能用于旋转范围360度以内的测量,称为单圈值编码器。要测量旋转超过360度范围,就要用到多圈值编码器。
  编码器生产厂家运用钟表齿轮机械的原理,当中心码盘旋转时,通过齿轮传动另一组码盘(或多组齿轮,多组码盘),在单圈编码的基础上再增加圈数的编码,以扩大编码器的测量范围,这样的编码器就称为多圈式编码器,它同样是每个位置编码*不重复的,而无需记忆。
  多圈编码器另一个优点是由于测量范围大,实际使用往往富裕较多,这样在安装时不必要费劲找零点,将某一中间位置作为起始

点就可以了,而大大简化了安装调试难度。
  值编码器的信号输出
  值编码器信号输出有并行输出、串行输出、总线型输出、变送一体型输出等,单圈低位数的编码器一般用并行信号输出,而高位数的和多圈的编码器输出信号不用并行信号(并行信号连接线多,易错码易损坏),一般为串行或总线型输出。其中串行zui常用的是时钟同步串联信号(SSI);总线型zui常用的是PROFIBUS-DP型,其他的还有DeviceNet, CAN, Interbus, CC-link等;变送一体型输出使用方便,但精度有所牺牲。
  增量型编码器与型编码器的区分 编码器如以信号原理来分,有增量型编码器,型编码器。   

       增量型编码器(旋转型)  

       工作原理:  由一个中心有轴的光电码盘,其上有环形通、暗的刻线,有光电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(相对于一个周波为360度),将C、D信号反向,叠加在A、B两相上,可增强稳定信号;另每转输出一个Z相脉冲以代表零位参考位。由于A、B两相相差90度,可通过比较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,可获得编码器的零位参考位。

       编码器码盘的材料有玻璃、金属、塑料,玻璃码盘是在玻璃上沉积很薄的刻线,其热稳定性好,精度高,金属码盘直接以通和不通刻线,不易碎,但由于金属有一定的厚度,精度就有限制,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。分辨率—编码器以每旋转360度提供多少的通或暗刻线称为分辨率,也称解析分度、或直接称多少线,一般在每转分度5~10000线。

       信号输出:信号输出有正弦波(电流或电压),方波(TTL、HTL),集电极开路(PNP、NPN),推拉式多种形式,其中TTL为长线差分驱动(对称A,A-;B,B-;Z,Z-),HTL也称推拉式、推挽式输出,编码器的信号接收设备接口应与编码器对应。信号连接—编码器的脉冲信号一般连接计数器、PLC、计算机,PLC和计算机连接的模块有低速模块与高速模块之分,开关频率有低有高。  如单相联接,用于单方向计数,单方向测速。  
  A.B两相联接,用于正反向计数、判断正反向和测速。  
  A、B、Z三相联接,用于带参考位修正的位置测量。  
  A、A-,B、B-,Z、Z-连接,由于带有对称负信号的连接,电流对于电缆贡献的电磁场为0,衰减zui小,抗干扰zui佳,可传输较远的距离。对于TTL的带有对称负信号输出的编码器,信号传输距离可达150米对于HTL的带有对称负信号输出的编码器,信号传输距离可达300米。             增量式编码器的问题: 增量型编码器存在零点累计误差,抗干扰较差,接收设备的停机需断电记忆,开机应找零或参考位等问题,这些问题如选用型编码器可以解决。增量型编码器的一般应用测速,测转动方向,测移动角度、距离(相对)。型编码器(旋转型)             编码器光码盘上有许多道光通道刻线,每道刻线依次以2线、4线、8线、16 线……编排,这样,在编码器的每一个位置,通过读取每道刻线的通、暗,获得一组从2的零次方到2的n-1次方的*的2进制编码(格雷码),这就称为n位编码器。这样的编码器是由光电码盘的机械位置决定的,它不受停电、干扰的影响。 编码器由机械位置决定的每个位置是*的,它无需记忆,无需找参考点,而且不用一直计数,什么时候需要知道位置,什么时候就去读取它的位置。这样,编码器的抗干扰特性、数据的可靠性大大提高了。 从单圈值编码器到多圈值编码器 旋转单圈值编码器,以转动中测量光电码盘各道刻线,以获取*的编码,当转动超过360度时,编码又回到原点,这样就不符合编码*的原则,这样的编码只能用于旋转范围360度以内的测量,称为单圈值编码器。如果要测量旋转超过360度范围,就要用到多圈值编码器。 编码器生产厂家运用钟表齿轮机械的原理,当中心码盘旋转时,通过齿轮传动另一组码盘(或多组齿轮,多组码盘),在单圈编码的基础上再增加圈数的编码,以扩大编码器的测量范围,这样的编码器就称为多圈式编码器,它同样是由机械位置确定编码,每个位置编码*不重复,而无需记忆。  多圈编码器另一个优点是由于测量范围大,实际使用
  往往富裕较多,这样在安装时不必要费劲找零点, 将某一中间位置作为起始点就可以了,而大大简化了安装调试难度。

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