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编码器构造与工作原理_编码器的工作原理及作用(键盘编码器工作原理)

最近,公司的项目使用了编码器

选择的编码器为360脉冲

为了便于一周发送360脉冲,当然精度只有一次,但为了高精度,也可以选择其他类型的

首先,简单说明编码器的动作原理

编码器可以分为以下几类。

1、按码盘打孔方式分类

)1)增量型)是每转动单位角度就输出脉冲信号((也有发送正余弦信号的编码器) (图1 ) ) )。

并且,将其细分,斩波频率更高的脉冲),通常是a相、b相、z相的输出,a相、b相是相互延迟1/4周期的脉冲输出,可以根据延迟关系来区分正反反转,而且a相、b相的成立z相是1圈的脉冲,每圈发出1个脉冲。 )2)绝对值型),与1圈对应,在每个基准角度输出与该角度唯一对应的2进制数值,可以用外部记录装置记录和测量多个位置。 2、虽然也有串行通信的RS485,但基本原理与增量型和绝对值型相同,只是输出结果转换为485通信,不需要进行脉冲计数

通常使用增量型编码器,但可以将旋转编码器的输出脉冲信号直接输入PLC,用PLC的高速计数器对该脉冲信号进行计数,得到测量结果。 输出脉冲的相数因旋转编码器的型号而异。 根据旋转编码器的不同,有的输出a、b、z三相脉冲,也有的只有a、b相二相,最简单的只有a相。

编码器有5条导线,其中3条为脉冲输出线,1条为COM端线,1条为电源线(OC栅极输出型)。 编码器的电源可以是外置电源,也可以直接使用PLC的DC24V电源。 电源“-”侧与编码器的COM侧连接,“”侧与编码器的电源侧连接。 编码器的COM侧与PLC输入COM侧连接,a、b、z的二相脉冲输出线直接与PLC的输入侧连接。 a、b是相差90度的脉冲,z相信号编码器旋转1圈只有1个脉冲,通常用作零点的依据。 连接时请注意PLC输入的响应时间。 旋转编码器还有一条屏蔽线,使用时请将屏蔽线接地,提高抗干扰性。

编码器-----------PLC

A--------X0

B--------X1个

Z--------X2

24V--------24V

com-----------24v---------- com

工作原理是中心有轴的光电码盘,上面环状贯通,有暗刻线,

编码器(图5 )。

将由光收发设备读取得到4组正弦波信号组合为a、b、c、d,针对每个正弦波使90度相位差(相对于一个频率为360度)、c、d信号反向并重叠在a、b的两相上,由此能够增强稳定信号; 每转输出表示零参照位的z相脉冲。

由于a、b的2相相差90度,所以通过比较a相是前还是b相是前,能够判别编码器的正转和反转,根据零脉冲能够得到编码器的零参照位。 码盘的材料是玻璃、金属、塑料。 码盘是在玻璃上沉积了一条薄刻线,热稳定性好,精度高。 码盘直接通、通,不刻刻划线,不易破碎,但金属有一定厚度,精度有限,其热稳定性比玻璃差一个数量级。 码盘经济,其成本低,但精度、热稳定性、寿命均差

分辨率—编码器每旋转360度提供多少贯通或暗线称为分辨率,也称为分析分度,或直接提供多少线,一般每旋转5~10000条线。

主要作用是将旋转位移转换为一系列数字脉冲信号的旋转式传感器,

编码器(图6 )

这些脉冲可用于控制角位移,当编码器与齿轮条或螺杆组合时,也可用于测量线性位移。

编码器产生的电信号通过数控装置CNC、可编程逻辑控制器PLC、控制系统等进行处理。 这些传感器主要应用于机床、材料加工、电动机反馈系统、测量和控制设备。 ELTRA编码器中角位移的变换采用了光扫描原理。 读取系统基于径向索引板的旋转,该索引由交替的透光窗和不透光窗组成。 这个系统都是用红外线光源垂直照射,光把盘子上的图像投影到受光器的表面。 受光器被称为准直器的格子覆盖,具有与光盘相同的窗口。 接收器的功能是感受光盘旋转引起的光的变化,并将光的变化转换为相应的电气变化。 一般来说,旋转编码器也可以获得速度信号,将该信号反馈给变频器,调整变频器的输出数据。 故障现象: 1、旋转编码器损坏(无输出)时,变频器不能正常工作,运行速度变慢,另外,过一段时间后变频器会受到保护,“PG关闭”……表明联合动作起作用。 要使电信号上升到高电平,产生无噪声的安静的世界脉冲,需要用电子电路进行处理。 编码器pg接线、参数矢量变频器和编码器pg之间的连接方式必须支持编码器pg的形式。 一般来说,编码器pg模型有差动输出、集电极开路输出和推挽输出三种,其信号的传递方式必须考虑逆变器pg卡的接口,因此选择或合理设置合适的pg卡模型。

编码器一般分为增量型和绝对型,差异最大。 在增量编码器的情况下,

编码器(图7 )

位置由从零标记计算出的脉冲数决定,绝对编码器的位置由输出代码的读取值决定。 一周内,每个位置的输出代码读数是唯一的; 因此,当电源断开时

时,绝对型编码器并不与实际的位置分离。如果电源再次接通,那么位置读数仍是当前的,有效的; 不像增量编码器那样,必须去寻找零位标记。

编码器的厂家生产的系列都很全,一般都是专用的,如电梯专用型编码器、机床专用编码器、伺服电机专用型编码器等,并且编码器都是智能型的,有各种并行接口可以与其它设备通讯。

编码器是把角位移或直线位移转换成电信号的一种装置。前者成为码盘,后者称码尺.按照读出方式编码器可以分为接触式和非接触式两种.接触式采用电刷输出,一电刷接触导电区或绝缘区来表示代码的状态是“1”还是“0”;非接触式的接受敏感元件是光敏元件或磁敏元件,采用光敏元件时以透光区和不透光区来表示代码的状态是“1”还是“0”。

按照工作原理编码器可分为增量式和绝对式两类。

编码器(图8)

增量式编码器是将位移转换成周期性的电信号,再把这个电信号转变成计数脉冲,用脉冲的个数表示位移的大小。绝对式编码器的每一个位置对应一个确定的数字码,因此它的示值只与测量的起始和终止位置有关,而与测量的中间过程无关。

旋转增量式编码器以转动时输出脉冲,通过计数设备来知道其位置,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,只有错误的生产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。为此,在工控中就有每次操作先找参考点,开机找零等方法。这样的编码器是由码盘的机械位置决定的,它不受停电、干扰的影响。

绝对编码器由机械位置决定的每个位置的唯一性,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。

由于绝对编码器在定位方面明显地优于增量式编码器,

编码器(图9)

已经越来越多地应用于工控定位中。绝对型编码器因其高精度,输出位数较多,如仍用并行输出,其每一位输出信号必须确保连接很好,对于较复杂工况还要隔离,连接电缆芯数多,由此带来诸多不便和降低可靠性,因此,绝对编码器在多位数输出型,一般均选用串行输出或总线型输出,德国生产的绝对型编码器串行输出最常用的是SSI(同步串行输出)。

多圈绝对式编码器。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,这样的绝对编码器就称为多圈式绝对编码器,它同样是由机械位置确定编码,每个位置编码唯一不重复,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。多圈式绝对编码器在长度定位方面的优势明显,已经越来越多地应用于工控定位中。

信号输出

信号输出有正弦波(电流或电压),沉静的世界(TTL、HTL),

编码器(图10)

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,衰减最小,抗干扰最佳,可传输较远的距离。

简单的说,旋转编码器的abz分别是A相,B相,Z相在编码器旋转的时候都会输出脉冲,三相的脉冲是各自独立的。按常用的编码器来说,A相和B相的单圈脉冲量是相等的,Z相为一圈一个脉冲。总之,ABZ都是信号线,如果编码器是1000脉冲的,那编码器轴转一圈AB两通道各输出1000个脉冲, Z输出1个脉冲。

 

 

 

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。

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