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產(chǎn)品型號
品 牌ELCO/瑞士宜科
廠商性質(zhì)經(jīng)銷商
所 在 地東莞市
更新時間:2022-09-27 11:35:50瀏覽次數(shù):1131次
聯(lián)系我時,請告知來自 化工儀器網(wǎng)瑞士ELCO宜科旋轉(zhuǎn)編碼器可用在多領(lǐng)域上
產(chǎn)地類別 | 進(jìn)口 | 應(yīng)用領(lǐng)域 | 化工,石油,建材,電子,交通 |
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瑞士ELCO宜科旋轉(zhuǎn)編碼器如何使用和工作原理解析
ELCO旋轉(zhuǎn)編碼器是用來測量轉(zhuǎn)速并配合PWM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)快速調(diào)速的裝置,光電式ELCO旋轉(zhuǎn)編碼器通過光電轉(zhuǎn)換,可將輸出軸的角位移、角速度等機(jī)械量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電脈沖以數(shù)字量輸出(REP)。
分為單路輸出和雙路輸出兩種。技術(shù)參數(shù)主要有每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)(幾十個到幾千個都有),和供電電壓等。單路輸出是指ELCO旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出是一組脈沖,而雙路輸出的ELCO旋轉(zhuǎn)編碼器輸出兩組A/B相位差90度的脈沖,通過這兩組脈沖不僅可以測量轉(zhuǎn)速,還可以判斷旋轉(zhuǎn)的方向。
有軸型:有軸型又可分為夾緊法蘭型、同步法蘭型和伺服安裝型等。
軸套型:軸套型又可分為半空型、全空型和大口徑型等。
以編碼器工作原理可分為:光電式、磁電式和觸點(diǎn)電刷式。
按碼盤的刻孔方式不同分類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(zhuǎn)換成周期性的電信號,再把這個電信號轉(zhuǎn)變成計數(shù)脈沖,用脈沖的個數(shù)表示位移的大小。絕對式編碼器的每一個位置對應(yīng)一個確定的數(shù)字碼,因此它的示值只與測量的起始和終止位置有關(guān),而與測量的中間過程無關(guān)。
旋轉(zhuǎn)增量式編碼器以轉(zhuǎn)動時輸出脈沖,通過計數(shù)設(shè)備來知道其位置,當(dāng)編碼器不動或停電時,依靠計數(shù)設(shè)備的內(nèi)部記憶來記住位置。這樣,當(dāng)停電后,編碼器不能有任何的移動,當(dāng)來電工作時,編碼器輸出脈沖過程中,也不能有而丟失脈沖,不然,計數(shù)設(shè)備記憶的零點(diǎn)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。
解決的方法是增加參考點(diǎn),編碼器每經(jīng)過參考點(diǎn),將參考位置修正進(jìn)計數(shù)設(shè)備的記憶位置。在參考點(diǎn)以前,是不能保證位置的準(zhǔn)確性的。為此,在工控中就有每次操作先找參考點(diǎn),開機(jī)找零等方法。
比如,打印機(jī)掃描儀的定位就是用的增量式編碼器原理,每次開機(jī),我們都能聽到噼哩啪啦的一陣響,它在找參考零點(diǎn),然后才工作。
這樣的方法對有些工控項目比較麻煩,甚至不允許開機(jī)找零(開機(jī)后就要知道準(zhǔn)確位置),于是就有了絕對編碼器的出現(xiàn)。
絕對型旋轉(zhuǎn)光電編碼器,因其每一個位置絕對、抗、無需掉電記憶,已經(jīng)越來越廣泛地應(yīng)用于各種工業(yè)系統(tǒng)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次方的的2進(jìn)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(jī)械位置決定的,它不受停電、的影響。
ELCO旋轉(zhuǎn)編碼器/增量或絕對值編碼器/拉線編碼器
ELCO旋轉(zhuǎn)編碼器/增量或絕對值編碼器/拉線編碼器(16張)
絕對編碼器由機(jī)械位置決定的每個位置的性,它無需記憶,無需找參考點(diǎn),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,編碼器的抗特性、數(shù)據(jù)的可靠性大大提高了。
由于絕對編碼器在定位方面明顯地優(yōu)于增量式編碼器,已經(jīng)越來越多地應(yīng)用于工控定位中。絕對型編碼器因其高精度,輸出位數(shù)較多,如仍用并行輸出,其每一位輸出信號必須確保連接很好,對于較復(fù)雜工況還要隔離,連接電纜芯數(shù)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(shù)輸出型,一般均選用串行輸出或總線型輸出,德國生產(chǎn)的絕對型編碼器串行輸出的是SSI(同步串行輸出)。
由一個中心有軸的光電碼盤,其上有環(huán)形通、暗的刻線,有光電發(fā)射和接收器件讀取,獲得四組正弦波信號組合成A、B、C、D,每個正弦波相差90度相位差(相對于一個周波為360度),將C、D信號反向,疊加在A、B兩相上,可增強(qiáng)穩(wěn)定信號;另每轉(zhuǎn)輸出一個Z相脈沖以代表零位參考位。由于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(zhuǎn)與反轉(zhuǎn),通過零位脈沖,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(wěn)定性好,精度高,金屬碼盤直接以通和不通刻線,不易碎,但由于金屬有一定的厚度,精度就有限制,其熱穩(wěn)定性就要比玻璃的差一個數(shù)量級,塑料碼盤是經(jīng)濟(jì)型的,其成本低,但精度、熱穩(wěn)定性、壽命均要差一些。
分辨率—編碼器以每旋轉(zhuǎn)360度提供多少的通或暗刻線稱為分辨率,也稱解析分度、或直接稱多少線,一般在每轉(zhuǎn)分度5~10000線。
ELCO旋轉(zhuǎn)編碼器是集光機(jī)電技術(shù)于一體的速度位移傳感器。
信號輸出有正弦波(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(qū)動(對稱A,A-;B,B-;Z,Z-),HTL也稱推拉式、推挽式輸出,編碼器的信號接收設(shè)備接口應(yīng)與編碼器對應(yīng)。
信號連接—編碼器的脈沖信號一般連接計數(shù)器、PLC、計算機(jī),PLC和計算機(jī)連接的模塊有低速模塊與高速模塊之分,開關(guān)頻率有低有高。
如單相聯(lián)接,用于單方向計數(shù),單方向測速。
A.B兩相聯(lián)接,用于正反向計數(shù)、判斷正反向和測速。
A、B、Z三相聯(lián)接,用于帶參考位修正的位置測量。
A、A-,B、B-,Z、Z-連接,由于帶有對稱負(fù)信號的連接,在后續(xù)的差分輸入電路中,將共模噪聲抑制,只取有用的差模信號,因此其抗能力強(qiáng),可傳輸較遠(yuǎn)的距離。
對于TTL的帶有對稱負(fù)信號輸出的編碼器,信號傳輸距離可達(dá)150米。
ELCO旋轉(zhuǎn)編碼器由精密器件構(gòu)成,故當(dāng)受到較大的沖擊時,可能會損壞內(nèi)部功能,使用上應(yīng)充分注意。
安裝
安裝時不要給軸施加直接的沖擊。
編碼器軸與機(jī)器的連接,應(yīng)使用柔性連接器。在軸上裝連接器時,不要硬壓入。即使使用連接器,因安裝不良,也有可能給軸加上比允許負(fù)荷還大的負(fù)荷,或造成撥芯現(xiàn)象,因此,要特別注意。
軸承壽命與使用條件有關(guān),受軸承荷重的影響特別大。如軸承負(fù)荷比規(guī)定荷重小,可大大延長軸承壽命。
不要將ELCO旋轉(zhuǎn)編碼器進(jìn)行拆解,這樣做將有損防油和防滴性能。防滴型產(chǎn)品不宜長期浸在水、油中,表面有水、油時應(yīng)擦拭干凈。
振動
加在ELCO旋轉(zhuǎn)編碼器上的振動,往往會成為誤脈沖發(fā)生的原因。因此,應(yīng)對設(shè)置場所、安裝場所加以注意。每轉(zhuǎn)發(fā)生的脈沖數(shù)越多,旋轉(zhuǎn)槽圓盤的槽孔間隔越窄,越易受到振動的影響。在低速旋轉(zhuǎn)或停止時,加在軸或本體上的振動使旋轉(zhuǎn)槽圓盤抖動,可能會發(fā)生誤脈沖。
關(guān)于配線和連接
誤配線,可能會損壞內(nèi)部回路,故在配線時應(yīng)充分注意:
配線應(yīng)在電源OFF狀態(tài)下進(jìn)行,電源接通時,若輸出線接觸電源,則有時會損壞輸出回路。
若配線錯誤,則有時會損壞內(nèi)部回路,所以配線時應(yīng)充分注意電源的極性等。
若和高壓線、動力線并行配線,則有時會受到感應(yīng)造成誤動作成損壞,所以要分離開另行配線。
延長電線時,應(yīng)在10m以下。并且由于電線的分布容量,波形的上升、下降時間會較長,有問題時,采用施密特回路等對波形進(jìn)行整形。
為了避免感應(yīng)噪聲等,要盡量用最短距離配線。向集成電路輸入時,特別需要注意。
電線延長時,因?qū)w電阻及線間電容的影響,波形的上升、下降時間加長,容易產(chǎn)生信號間的(串音),因此應(yīng)用電阻小、線間電容低的電線(雙絞線、屏蔽線)。
對于HTL的帶有對稱負(fù)信號輸出的編碼器,信號傳輸距離可達(dá)300米。
ELCO旋轉(zhuǎn)編碼器是集光機(jī)電技術(shù)于一體的速度位移傳感器。
增量式
增量式編碼器軸旋轉(zhuǎn)時,有相應(yīng)的相位輸出。其旋轉(zhuǎn)方向的判別和脈沖數(shù)量的增減,需借助后部的判向電路和計數(shù)器來實(shí)現(xiàn)。其計數(shù)起點(diǎn)可任意設(shè)定,并可實(shí)現(xiàn)多圈的無限累加和測量。還可以把每轉(zhuǎn)發(fā)出一個脈沖的Z信號,作為參考機(jī)械零位。當(dāng)脈沖已固定,而需要提高分辨率時,可利用帶90度相位差A(yù),B的兩路信號,對原脈沖數(shù)進(jìn)行倍頻。
絕對值
絕對值編碼器軸旋轉(zhuǎn)器時,有與位置一一對應(yīng)的代碼(二進(jìn)制,BCD碼等)輸出,從代碼大小的變更即可判別正反方向和位移所處的位置,而無需判向電路。它有一個絕對零位代碼,當(dāng)停電或關(guān)機(jī)后再開機(jī)重新測量時,仍可準(zhǔn)確地讀出停電或關(guān)機(jī)位置地代碼,并準(zhǔn)確地找到零位代碼。一般情況下絕對值編碼器的測量范圍為0~360度,但特殊型號也可實(shí)現(xiàn)多圈測量。
正弦波
正弦波編碼器也屬于增量式編碼器,主要的區(qū)別在于輸出信號是正弦波模擬量信號,而不是數(shù)字量信號。它的出現(xiàn)主要是為了滿足電氣領(lǐng)域的需要-用作電動機(jī)的反饋檢測元件。在與其它系統(tǒng)相比的基礎(chǔ)上,人們需要提高動態(tài)特性時可以采用這種編碼器。
為了保證良好的電機(jī)控制性能,編碼器的反饋信號必須能夠提供大量的脈沖,尤其是在轉(zhuǎn)速很低的時候,采用傳統(tǒng)的增量式編碼器產(chǎn)生大量的脈沖,從許多方面來看都有問題,當(dāng)電機(jī)高速旋轉(zhuǎn)(6000rpm)時,傳輸和處理數(shù)字信號是困難的。
在這種情況下,處理給伺服電機(jī)的信號所需帶寬(例如編碼器每轉(zhuǎn)脈沖為10000)將很容易地超過MHz門限;而另一方面采用模擬信號大大減少了上述麻煩,并有能力模擬編碼器的大量脈沖。這要感謝正弦和余弦信號的內(nèi)插法,它為旋轉(zhuǎn)角度提供了計算方法。這種方法可以獲得基本正弦的高倍增加,例如可從每轉(zhuǎn)1024個正弦波編碼器中,獲得每轉(zhuǎn)超過1000,000個脈沖。接受此信號所需的帶寬只要稍許大于100KHz即已足夠。內(nèi)插倍頻需由二次系統(tǒng)完成。
信號序列
一般編碼器輸出信號除A、B兩相(A、B兩通道的信號序列相位差為90度)外,每轉(zhuǎn)一圈還輸出一個零位脈沖Z。
當(dāng)主軸以順時針方向旋轉(zhuǎn)時,按圖1輸出脈沖,A通道信號位于B通道之前;當(dāng)主軸逆時針旋轉(zhuǎn)時,A通道信號則位于B通道之后。從而由此判斷主軸是正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)。
正弦輸出編碼器輸出的差分信號如圖2所示:
零位信號
編碼器每旋轉(zhuǎn)一周發(fā)一個脈沖,稱之為零位脈沖或標(biāo)識脈沖,零位脈沖用于決定零位置或標(biāo)識位置。要準(zhǔn)確測量零位脈沖,不論旋轉(zhuǎn)方向,零位脈沖均被作為兩個通道的高位組合輸出。由于通道之間的相位差的存在,零位脈沖僅為脈沖長度的一半。
預(yù)警信號
有的編碼器還有報警信號輸出,可以對電源故障,發(fā)光二極管故障進(jìn)行報警,以便用戶及時更換編碼器。
NPN/PNP開路集電極輸出(NPN/PNP Open Collector)
圖3 NPN開路集電極輸出
圖3 NPN開路集電極輸出
最基本的輸出方式,抗能力差,輸出有效距離短。在ELCO旋轉(zhuǎn)編碼器中用于增量型編碼器輸出,現(xiàn)已較少使用。
傳輸介質(zhì):所有導(dǎo)線,光纖,無線電
高頻特性:佳
線驅(qū)動(TTL/RS422)
對稱的正負(fù)信號輸出,抗能力強(qiáng),最大傳輸距離1000m.
傳輸介質(zhì):雙絞線
高頻特性:佳
在ELCO旋轉(zhuǎn)編碼器乃至現(xiàn)今工業(yè)控制系統(tǒng)作為電氣連接接口使用非常普遍。
推挽輸出(Push-Pull)
組合了PNP和NPN兩種輸出,對稱的正負(fù)信號輸出,可以方便地駁接單端接收,抗能力強(qiáng),(差分接收);最大傳輸距離100m。
傳輸介質(zhì):雙絞線(差分接收);所有導(dǎo)線,光纖,無線電(單端接收)。
高頻特性:好
其它
其它的接口方式還有RS232(C),RS485以及絕對編碼器常用的SSI,各種現(xiàn)場總路線(如Profibus,Devicenet,CANopen等)
輸出脈沖數(shù)/轉(zhuǎn)
ELCO旋轉(zhuǎn)編碼器轉(zhuǎn)一圈所輸出的脈沖數(shù)發(fā),對于光學(xué)式ELCO旋轉(zhuǎn)編碼器,通常與ELCO旋轉(zhuǎn)編碼器內(nèi)部的光柵的槽數(shù)相同(也可在電路上使輸出脈沖數(shù)增加到槽數(shù)的2倍4倍)。
分辨率
分辨率表示ELCO旋轉(zhuǎn)編碼器的主軸旋轉(zhuǎn)一周,讀出位置數(shù)據(jù)的最大等分?jǐn)?shù)。絕對值型不以脈沖形式輸出,而以代碼形式表示當(dāng)前主軸位置(角度)。與增量型不同,相當(dāng)于增量型的“輸出脈沖/轉(zhuǎn)" 。
光柵
光學(xué)式ELCO旋轉(zhuǎn)編碼器,其光柵有金屬和玻璃兩種。如是金屬制的,開有通光孔槽;如是玻璃制的,是在玻璃表面涂了一層遮光膜,在此上面沒有透明線條(槽)。槽數(shù)少的場合,可在金屬圓盤上用沖床加工或腐蝕法開槽。在耐沖擊型編碼器上使用了金屬的光柵,它與金屬制的光柵相比不耐沖擊,因此在使用上請注意,不要將沖擊直接施加于編碼器上。
最大響應(yīng)頻率是在1秒內(nèi)能響應(yīng)的最大脈沖數(shù)(例:最大響應(yīng)頻率為2KHz,即1秒內(nèi)可響應(yīng)2000個脈沖)
公式如下:
最大響應(yīng)轉(zhuǎn)速(rpm)/60×(脈沖數(shù)/轉(zhuǎn))=輸出頻率Hz
最大響應(yīng)轉(zhuǎn)速是可響應(yīng)的最高轉(zhuǎn)速,在此轉(zhuǎn)速下發(fā)生的脈沖可響應(yīng)公式如下:
最大響應(yīng)頻率(Hz)/ (脈沖數(shù)/轉(zhuǎn))×60=軸的轉(zhuǎn)速rpm
輸出波形輸出脈沖(信號)的波形。
輸出信號相位差
二相輸出時,二個輸出脈沖波形的相對的的時間差。
輸出電壓
指輸出脈沖的電壓。輸出電壓會因輸出電流的變化而有所變化。各系列的輸出電壓請參照輸出電流特性圖
起動轉(zhuǎn)矩
使處于靜止?fàn)顟B(tài)的編碼器軸旋轉(zhuǎn)必要的力矩。一般情況下運(yùn)轉(zhuǎn)中的力矩要比起動力矩小。
軸允許負(fù)荷
表示可加在軸上的最大負(fù)荷,有徑向和軸向負(fù)荷兩種。徑向負(fù)荷對于軸來說,是垂直方向的,受力與偏心偏角等有關(guān);軸向負(fù)荷對軸來說,是水平方向的,受力與推拉軸的力有關(guān)。這兩個力的大小影響軸的機(jī)械壽命
軸慣性力矩
該值表示旋轉(zhuǎn)軸的慣量和對轉(zhuǎn)速變化的阻力
轉(zhuǎn)速
該速度指示編碼器的機(jī)械載荷限制。如果超出該限制,將對軸承使用壽命產(chǎn)生負(fù)面影響,另外信號也可能中斷。
格雷碼
格雷碼是高級數(shù)據(jù),因為是單元距離和循環(huán)碼,所以很安全。每步只有一位變化。數(shù)據(jù)處理時,格雷碼須轉(zhuǎn)化成二進(jìn)制碼。
工作電流
指通道允許的負(fù)載電流。
工作溫度
參數(shù)表中提到的數(shù)據(jù)和公差,在此溫度范圍內(nèi)是保證的。如果稍高或稍低,編碼器不會損壞。當(dāng)恢復(fù)工作溫度又能達(dá)到技術(shù)規(guī)范
工作電壓
編碼器的供電電壓
要避免與編碼器剛性連接,應(yīng)采用板彈簧。
安裝時編碼器應(yīng)輕輕推入被套軸,嚴(yán)禁用錘敲擊,以免損壞軸系和碼盤。
長期使用時,請檢查板彈簧相對編碼器是否松動;固定倍恩編碼器的螺釘是否松動。
實(shí)心軸編碼器
編碼器軸與用戶端輸出軸之間采用彈性軟連接,以避免因用戶軸的串動、跳動而造成BEN編碼器軸系和碼盤的損壞。
安裝時請注意允許的軸負(fù)載。
應(yīng)保證編碼器軸與用戶輸出軸的不同軸度<0.20mm,與軸線的偏角<1.5°。
安裝時嚴(yán)禁敲擊和摔打碰撞,以免損壞軸系和碼盤。
電器方面
接地線應(yīng)盡量粗,一般應(yīng)大于φ3。
編碼器的信號線不要接到直流電源上或交流電流上,以免損壞輸出電路。
編碼器的輸出線彼此不要搭接,以免損壞BEN編碼器輸出電路。
與編碼器相連的電機(jī)等設(shè)備,應(yīng)接地良好,不要有靜電。
開機(jī)前,應(yīng)仔細(xì)檢查,產(chǎn)品說明書與BEN編碼器型號是否相符,接線是否正確。
配線時應(yīng)采用屏蔽電纜。
長距離傳輸時,應(yīng)考慮信號衰減因素,選用輸出阻抗低,抗能力強(qiáng)的輸出方式。
避免在強(qiáng)電磁波環(huán)境中使用。
環(huán)境方面
編碼器是精密儀器,使用時要注意周圍有無振源及源。
請注意環(huán)境溫度、濕度是否在儀器使用要求范圍之內(nèi)。
不是防漏結(jié)構(gòu)的編碼器不要濺上水、油等,必要時要加上防護(hù)罩絕對是相對于增量而言的,顧名思義,所謂絕對就是編碼器的輸出信號在一周或多周運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中,其每一位置和角度所對應(yīng)的輸出編碼值都是對應(yīng)的,如此,便具備掉電記憶之功能也。
絕對編碼器由機(jī)械位置決定的每個位置是的,它無需記憶,無需找參考點(diǎn),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,編碼器的抗特性、數(shù)據(jù)的可靠性大大提高了
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