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庫(kù)伯勒KUBLER旋轉(zhuǎn)編碼器的原理與應(yīng)用

2021-10-26 閱讀(1736)

    庫(kù)伯勒KUBLER旋轉(zhuǎn)編碼器是一種將角位移轉(zhuǎn)換成一連串電數(shù)字脈沖的旋轉(zhuǎn)式傳感器,這些脈沖能用來控制角位移,如果編碼器與齒條或螺旋桿結(jié)合在一起,也可于控制直線位移。

    編碼器中角位移的轉(zhuǎn)換采用了光電掃描原理。讀數(shù)系統(tǒng)是基于徑向分度盤的旋轉(zhuǎn),該分度盤是由交替的透光窗口和不透光窗口構(gòu)成的。此系統(tǒng)全部用一個(gè)紅外光源垂直照射,這樣光就把盤子和圖像投射到接收器表面上,該接收器覆蓋著一層光柵,稱為準(zhǔn)直儀,它具有和光盤相同的窗口。接收器的工作是感受光盤轉(zhuǎn)動(dòng)所產(chǎn)生的光變化,然后將光變化轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電變化。


    庫(kù)伯勒KUBLER旋轉(zhuǎn)編碼器選型應(yīng)注意三方面的參數(shù):

    1.械安裝尺寸,包括定位止口,軸徑,安裝孔位;電纜出線方式;安裝空間體積;工作環(huán)境防護(hù)等級(jí)是否滿足要求。

    2.分辨率,即編碼器工作時(shí)每圈輸出的脈沖數(shù),是否滿足設(shè)計(jì)使用精度要求。

    3.電氣接口,編碼器輸出方式常見有推拉輸出(F型HTL格式),電壓輸出(E),集電極開路(C,常見C為NPN型管輸出,C2為PNP型管輸出),長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)器輸出。其輸出方式應(yīng)和其控制系統(tǒng)的接口電路相匹配。

    庫(kù)伯勒KUBLER旋轉(zhuǎn)編碼器一般給出兩種方波,它們的相位差90度,通常稱為通道A和通道B。只有一個(gè)通道的讀數(shù)給出與轉(zhuǎn)速有關(guān)的信息,與此同時(shí),通過所取得的第二通道信號(hào)與第一通道信號(hào)進(jìn)行順序?qū)Ρ鹊幕A(chǔ)上,得到旋轉(zhuǎn)方向的信號(hào)。還有一個(gè)可利用的信號(hào)稱為Z通道或零通道,該通道給出編碼器軸的絕對(duì)零位。此信號(hào)是一個(gè)方波,其相位與A通道在同一中心線上,寬度與A通道相同。

    增量型編碼器精度取決于機(jī)械和電氣的因素,這些因素有:光柵分度誤差、光盤偏心、軸承偏心、電子讀數(shù)裝置引入的誤差以及光學(xué)部分的不精確性,誤差存在于任何編碼器中。

    編碼器如以信號(hào)原理來分,有增量型編碼器,絕對(duì)型編碼器。


    庫(kù)伯勒KUBLER旋轉(zhuǎn)編碼器工作原理:

    由一個(gè)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(hào)組合成A、B、C、D,每個(gè)正弦波相差90度相位差(相對(duì)于一個(gè)周波為360度),將C、D信號(hào)反向 ,疊加在A、B兩相上,可增強(qiáng)穩(wěn)定信號(hào);另每轉(zhuǎn)輸出一個(gè)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(gè)數(shù)量級(jí),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。

    庫(kù)伯勒KUBLER旋轉(zhuǎn)編碼器信號(hào)輸出:

    信號(hào)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(zhǎng)線差分驅(qū)動(dòng)(對(duì)稱A,A-;B,B-;Z,Z-),HTL也稱推拉式、推挽式輸出,編碼器的信號(hào)接收設(shè)備接口應(yīng)與編碼器對(duì)應(yīng)。

    信號(hào)連接—編碼器的脈沖信號(hào)一般連接計(jì)數(shù)器、PLC、計(jì)算機(jī),PLC和計(jì)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(jì)數(shù),單方向測(cè)速。

    A. B兩相聯(lián)接,用于正反向計(jì)數(shù)、判斷正反向和測(cè)速。

    A、B、Z三相聯(lián)接,用于帶參考位修正的位置測(cè)量。

    A、A-,B、B-,Z、Z-連接,由于帶有對(duì)稱負(fù)信號(hào)的連接,電流對(duì)于電纜貢獻(xiàn)的電磁場(chǎng)為0,衰減最小,抗干擾*,可傳輸較遠(yuǎn)的距離。

    對(duì)于TTL的帶有對(duì)稱負(fù)信號(hào)輸出的編碼器,信號(hào)傳輸距離可達(dá)150米。

    對(duì)于HTL的帶有對(duì)稱負(fù)信號(hào)輸出的編碼器,信號(hào)傳輸距離可達(dá)300米。

    增量式編碼器的問題:

    增量型編碼器存在零點(diǎn)累計(jì)誤差,抗干擾較差,接收設(shè)備的停機(jī)需斷電記憶,開機(jī)應(yīng)找零或參考位等問題,這些問題如選用絕對(duì)型編碼器可以解決。


    庫(kù)伯勒KUBLER旋轉(zhuǎn)編碼器的一般應(yīng)用:

    測(cè)速,測(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)方向,測(cè)移動(dòng)角度、距離(相對(duì))。 絕對(duì)型編碼器(旋轉(zhuǎn)型)

    絕對(duì)編碼器光碼盤上有許多道光通道刻線,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(gè)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(duì)編碼器。這樣的編碼器是由光電碼盤的機(jī)械位置決定的,它不受停電、干擾的影響。

    絕對(duì)編碼器由機(jī)械位置決定的每個(gè)位置是的,它無(wú)需記憶,無(wú)需找參考點(diǎn),而且不用一直計(jì)數(shù),什么時(shí)候需要知道位置,什么時(shí)候就去讀取它的位置。這樣,編碼器的抗干擾特性、數(shù)據(jù)的可靠性大大提高了。

    從單圈絕對(duì)值編碼器到多圈絕對(duì)值編碼器。

    旋轉(zhuǎn)單圈絕對(duì)值編碼器,以轉(zhuǎn)動(dòng)中測(cè)量光電碼盤各道刻線,以獲取的編碼,當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)超過360度時(shí),編碼又回到原點(diǎn),這樣就不符合絕對(duì)編碼的原則,這樣的編碼只能用于旋轉(zhuǎn)范圍360度以內(nèi)的測(cè)量,稱為單圈絕對(duì)值編碼器。如果要測(cè)量旋轉(zhuǎn)超過360度范圍,就要用到多圈絕對(duì)值編碼器

    編碼器生產(chǎn)廠家運(yùn)用鐘表齒輪機(jī)械的原理,當(dāng)中心碼盤旋轉(zhuǎn)時(shí),通過齒輪傳動(dòng)另一組碼盤(或多組齒輪,多組碼盤),在單圈編碼的基礎(chǔ)上再增加圈數(shù)的編碼,以擴(kuò)大編碼器的測(cè)量范圍,這樣的絕對(duì)編碼器就稱為多圈式絕對(duì)編碼器,它同樣是由機(jī)械位置確定編碼,每個(gè)位置編碼不重復(fù),而無(wú)需記憶。

    多圈編碼器另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是由于測(cè)量范圍大,實(shí)際使用往往富裕較多,這樣在安裝時(shí)不必要費(fèi)勁找零點(diǎn),將某一中間位置作為起始點(diǎn)就可以了,而大大簡(jiǎn)化了安裝調(diào)試難度。

    絕對(duì)脈沖編碼器:APC

    增量脈沖編碼器:SPC

    兩者一般都應(yīng)用于速度控制或位置控制系統(tǒng)的檢測(cè)元件。

    庫(kù)伯勒KUBLER旋轉(zhuǎn)編碼器是用來測(cè)量轉(zhuǎn)速的裝置。它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(gè)到幾千個(gè)都有),和供電電壓等。單路輸出是指旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出是一組脈沖,而雙路輸出的旋轉(zhuǎn)編碼器輸出兩組相位差90度的脈沖,通過這兩組脈沖不僅可以測(cè)量轉(zhuǎn)速,還可以判斷旋轉(zhuǎn)的方向。




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