旋轉編碼器工作原理。主要用途,旋轉編碼器有什麼作用

2021-06-10 15:08:04 字數 5123 閱讀 3693

1樓:貓小懶愛上魚

對於工業控制中的定位問題,一般採用接近開關、光電開關等裝置。隨著工控的不斷髮展,出現了旋轉編碼器,其特點是:

1、資訊化:除了定位,控制室還可知道其具體位置;

2、柔性化:定位可以在控制室柔性調整;

3、安裝方便和安全、使用壽命長。

一個旋轉編碼器,可以測量從幾個微米到幾十幾百米的距離。多個工位,只要選用一個旋轉編碼器,就可以避免使用多各接近開關、光電開關,解決現場機械安裝麻煩,容易被撞壞和遭高溫、水氣困擾等問題。

由於是光電碼盤,無機械損耗,只要安裝位置準確,其使用壽命往往很長。

4、多功能化:除了定位,還可以遠傳當前位置,換算運動速度,對於變頻器,步進電機等的應用尤為重要。

5、經濟化:對於多個控制工位,只需一個旋轉編碼器,安裝、維護、損耗成本降低,使用壽命增長。

鑑於以上優點,旋轉編碼器已經越來越廣泛地被應用於各種工控場合。

編碼器(encoder)是將物理訊號編制、轉換為可用以通訊、傳輸和儲存的訊號的一種裝置。應用於速度控制或位置控制系統的檢測元件。

編碼器是把角位移或直線位移轉換成電訊號的一種裝置。前者成為碼盤,後者稱碼尺。

旋轉編碼器是用來測量轉速的裝置。它分為單路輸出和雙路輸出兩種。技術引數主要有每轉脈衝數(幾十個到幾千個都有),和供電電壓等。

單路輸出是指旋轉編碼器的輸出是一組脈衝,而雙路輸出的旋轉編碼器輸出兩組相位差90度的脈衝,通過這兩組脈衝不僅可以測量轉速,還可以判斷旋轉的方向。

增量型編碼器 (旋轉型) 工作原理:

由一箇中心有軸的光電碼盤,其上有環形通、暗的刻線,有光電發射和接收器件讀取,獲得四組正弦波訊號組合成a、b、c、d,每個正弦波相差90度相位差(相對於一個周波為360度),將c、d訊號反向,疊加在a、b兩相上,可增強穩定訊號;另每轉輸出一個z相脈衝以代表零位參考位。

由於a、b兩相相差90度,可通過比較a相在前還是b相在前,以判別編碼器的正轉與反轉,通過零位脈衝,可獲得編碼器的零位參考位。

編碼器碼盤的材料有玻璃、金屬、塑料,玻璃碼盤是在玻璃上沉積很薄的刻線,其熱穩定性好,精度高,金屬碼盤直接以通和不通刻線,不易碎,但由於金屬有一定的厚度,精度就有限制,其熱穩定性就要比玻璃的差一個數量級,塑料碼盤是經濟型的,其成本低,但精度、熱穩定性、壽命均要差一些。

解析度—編碼器以每旋轉360度提供多少的通或暗刻線稱為解析度,也稱解析分度、或直接稱多少線,一般在每轉分度5~10000線。

訊號輸出:

訊號輸出有正弦波(電流或電壓),方波(ttl、htl),集電極開路(pnp、npn),推拉式多種形式,其中ttl為長線差分驅動(對稱a,a-;b,b-;z,z-),htl也稱推拉式、推輓式輸出,編碼器的訊號接收裝置介面應與編碼器對應。

訊號連線—編碼器的脈衝訊號一般連線計數器、plc、計算機,plc和計算機連線的模組有低速模組與高速模組之分,開關頻率有低有高。

如單相聯接,用於單方向計數,單方向測速。

a.b兩相聯接,用於正反向計數、判斷正反向和測速。

a、b、z三相聯接,用於帶參考位修正的位置測量。

a、a-,b、b-,z、z-連線,由於帶有對稱負訊號的連線,電流對於電纜貢獻的電磁場為0,衰減最小,抗干擾最佳,可傳輸較遠的距離。

對於ttl的帶有對稱負訊號輸出的編碼器,訊號傳輸距離可達150米。

對於htl的帶有對稱負訊號輸出的編碼器,訊號傳輸距離可達300米。

1、按照讀出方式編碼器可以分為接觸式和非接觸式兩種.

接觸式採用電刷輸出,一電刷接觸導電區或絕緣區來表示**的狀態是「1」還是「0」;非接觸式的接受敏感元件是光敏元件或磁敏元件,採用光敏元件時以透光區和不透光區來表示**的狀態是「1」還是「0」。

2、按照工作原理編碼器可分為增量式和絕對式兩類。

增量式編碼器是將位移轉換成週期性的電訊號,再把這個電訊號轉變成計數脈衝,用脈衝的個數表示位移的大小。絕對式編碼器的每一個位置對應一個確定的數字碼,因此它的示值只與測量的起始和終止位置有關,而與測量的中間過程無關。

旋轉增量式編碼器以轉動時輸出脈衝,通過計數裝置來知道其位置,當編碼器不動或停電時,依靠計數裝置的內部記憶來記住位置。這樣,當停電後,編碼器不能有任何的移動,當來電工作時,編碼器輸出脈衝過程中,也不能有干擾而丟失脈衝,不然,計數裝置記憶的零點就會偏移,而且這種偏移的量是無從知道的,只有錯誤的生產結果出現後才能知道。

解決的方法是增加參考點,編碼器每經過參考點,將參考位置修正進計數裝置的記憶位置。在參考點以前,是不能保證位置的準確性的。為此,在工控中就有每次操作先找參考點,開機找零等方法。

比如,印表機掃描器的定位就是用的增量式編碼器原理,每次開機,我們都能聽到噼哩啪啦的一陣響,它在找參考零點,然後才工作。

這樣的方法對有些工控專案比較麻煩,甚至不允許開機找零(開機後就要知道準確位置),於是就有了絕對編碼器的出現。

絕對型旋轉光電編碼器,因其每一個位置絕對唯

一、抗干擾、無需掉電記憶,已經越來越廣泛地應用於各種工業系統中的角度、長度測量和定位控制。

絕對編碼器光碼盤上有許多道刻線,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進位制編碼(格雷碼),這就稱為n位絕對編碼器。這樣的編碼器是由碼盤的機械位置決定的,它不受停電、干擾的影響。

絕對編碼器由機械位置決定的每個位置的唯一性,它無需記憶,無需找參考點,而且不用一直計數,什麼時候需要知道位置,什麼時候就去讀取它的位置。這樣,編碼器的抗干擾特性、資料的可靠性大大提高了。

由於絕對編碼器在定位方面明顯地優於增量式編碼器,已經越來越多地應用於工控定位中。絕對型編碼器因其高精度,輸出位數較多,如仍用並行輸出,其每一位輸出訊號必須確保連線很好,對於較複雜工況還要隔離,連線電纜芯數多,由此帶來諸多不便和降低可靠性,因此,絕對編碼器在多位數輸出型,一般均選用序列輸出或匯流排型輸出,德國生產的絕對型編碼器序列輸出最常用的是ssi(同步序列輸出)。

3、單圈絕對式編碼器和多圈絕對式編碼器

旋轉單圈絕對式編碼器,以轉動中測量光碼盤各道刻線,以獲取唯一的編碼,當轉動超過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於旋轉範圍360度以內的測量,稱為單圈絕對式編碼器。

如果要測量旋轉超過360度範圍,就要用到多圈絕對式編碼器。

編碼器生產廠家運用鐘錶齒輪機械的原理,當中心碼盤旋轉時,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的編碼,以擴大編碼器的測量範圍,這樣的絕對編碼器就稱為多圈式絕對編碼器,它同樣是由機械位置確定編碼,每個位置編碼唯一不重複,而無需記憶。

多圈編碼器另一個優點是由於測量範圍大,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,而大大簡化了安裝除錯難度。

多圈式絕對編碼器在長度定位方面的優勢明顯,已經越來越多地應用於工控定位中。

4、絕對型旋轉編碼器的機械安裝使用:

絕對型旋轉編碼器的機械安裝有高速端安裝、低速端安裝、輔助機械裝置安裝等多種形式。

1)高速端安裝:安裝於動力馬達轉軸端(或齒輪連線),此方法優點是解析度高,由於多圈編碼器有4096圈,馬達轉動圈數在此量程範圍內,可充分用足量程而提高解析度,缺點是運動物體通過減速齒輪後,來回程有齒輪間隙誤差,一般用於單向高精度控制定位,例如軋鋼的輥縫控制。另外編碼器直接安裝於高速端,馬達抖動須較小,不然易損壞編碼器。

2)低速端安裝:安裝於減速齒輪後,如捲揚鋼絲繩捲筒的軸端或最後一節減速齒輪軸端,此方法已無齒輪來回程間隙,測量較直接,精度較高,此方法一般測量長距離定位,例如各種提升裝置,送料小車定位等。

3)輔助機械安裝:

常用的有齒輪齒條、鏈條皮帶、摩擦轉輪、收繩機械等。

5、光學編碼器功能特點

採用反射式感應技術

表面貼裝無引腳封裝

提供兩通道模擬訊號輸出

計數頻率:20 khz

採單一5.0v電源運作

工作溫度:-10到70oc

編碼解析度:180 lpi

符合rohs環保標準要求

2樓:魯莊

編碼器內有一個旋轉嗎盤,上面刻有均勻的透光孔,碼盤兩側設有光電開關,旋轉時產生脈衝,根據脈衝的多少,進行定位控制。

旋轉編碼器有什麼作用

3樓:精浦編碼器

碼器是以數字化資訊將角度、長度的資訊以編碼的方式輸出的感測器,其具有高精度,大量程測量,反應快,數字化輸出特點;體積小,重量輕,機構緊湊,安裝方便,維護簡單,工作可靠。

編碼器以測量功能來分,有角位移,線位移及轉速感測器;以測量方式來分,有直線型編碼器,角度編碼器,旋轉編碼器;以訊號原理來分,有增量型編碼器,絕對型編碼器;以轉軸型別來分,有軸型和軸套型(軸套型又有半空型、全空型、大軸徑型);以外形特徵和安裝法蘭來分,有同步法蘭,夾緊法蘭,緊湊型。

增量型旋轉編碼器

增量型編碼器的核心部件為中心有軸的光電碼盤,其上有環形通、暗的刻線。增量型編碼器是直接利用光電轉換原理輸出三組方波脈衝a、b和z相;a、b兩組脈衝相位差90º,從而可方便地判斷出旋轉方向,而z相為每轉一個脈衝,用於基準點定位。

增量型編碼器的輸出訊號有正弦波,方波(ttl對稱差分驅動、htl推輓式),集電極開路(pnp、npn),推拉式等多種形式。

增量型編碼器的優點是原理構造簡單,機械平均壽命可在幾萬小時以上,可靠性高。

增量型編碼器的缺點是存在零點累計誤差,抗干擾較差,接收裝置的停機需斷電記憶,開機應找零或參考位,無法輸出軸轉動的絕對位置資訊等問題。這些問題如選用絕對型編碼器可以解決。

絕對型旋轉編碼器

絕對型旋轉編碼器光碼盤上有許多圈光通道刻線,每圈刻線依次為2線、4線、8線、16線……。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進位制編碼(或格雷碼),這就稱為n位絕對型編碼器。編碼器由光電碼盤的機械位置決定,它不受停電、干擾的影響。

由於絕對值編碼器的每個位置是唯一的,無需記憶,無需找參考點,而且不用連續計數,什麼時候需要知道位置,什麼時候就去讀取它的位置。這樣,編碼器的抗干擾特性、資料的可靠性大大提高了。

絕對值編碼器的訊號輸出:絕對值編碼器訊號輸出有並行輸出、序列輸出、匯流排型輸出、變送一體型輸出等。單圈低位數的編碼器一般用並行訊號輸出,而高位數的和多圈的編碼器輸出訊號一般不用並行訊號(並行訊號連線線多,易錯碼易損壞),一般為序列或匯流排型輸出。

其中序列最常用的是高速同步序列訊號(ssi);匯流排型最常用的是profibus-dp型,其他的還有canopen、modbus等;智慧變送一體型輸出有模擬量(4~20ma)輸出與rs485數字輸出,其中模擬量(4~20ma)輸出使用比較方便,但精度有所犧牲。

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如何區分一個編碼器是增量編碼器還是絕對值編碼器

1 首先絕對值編碼器的碼盤和增量型編碼器的碼盤存在差異,增量型編碼器的碼盤是在同一個圓周上有固定數量的光柵,通過光柵切割光線產生一定數量的脈衝 每圈上光柵的數量即為編碼器所謂的解析度 而絕對值編碼器則在同樣的碼盤上在不同的圓周上有不同數量,不同間隔的光柵,即當碼盤停在某個位置時,可以通過碼盤上各圓周...

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