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编码器基础知识

编码器(encoder)是将信号(如比特流)或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备。编码器把角位移或直线位移转换成电信号,前者称为

编码器(encoder)是将信号(如比特流)或数据进行编制、转化为可用以通讯、传输和存储的信号办法的设备。编码器把角位移或直线位移转化成电信号,前者称为码盘,后者称为码尺。依照读出办法编码器能够分为触摸式和非触摸式两种;依照作业原理编码器可分为增量式和肯定式两类。增量式编码器是将位移转化成周期性的电信号,再把这个电信号转变成计数脉冲,用脉冲的个数表明位移的巨细。肯定式编码器的每一个方位对应一个确认的数字码,因而它的示值只与丈量的开始和停止方位有关,而与丈量的中心进程无关。

一、编码器的分类

依据检测原理,编码器可分为光学式、磁式、感应式和电容式,依据其刻度办法及信号输出办法,可分为增量式、肯定式以及混合式三种。

1.1 增量式编码器 增量式编码器是直接使用光电转化原理输出三组方波脉冲A、B和Z相;A、B两组脉冲相位差90度,然后可便利的判别出旋转方向,而Z相为每转一个脉冲,用于基准点定位。它的长处是原理结构简略,机械平均寿数可在几万小时以上,抗搅扰能力强,可靠性高,适合于长间隔传输。其缺陷是无法输出轴滚动的肯定方位信息。

1.2 肯定式编码器 肯定式编码器是直接输出数字的传感器,在它的圆形码盘上沿径向有若干同心码盘,每条道上有透光和不透光的扇形区相间组成,相邻码道的扇区树木是双倍联系,码盘上的码道数是它的二进制数码的位数,在吗盘的一侧是光源,另一侧对应每一码道有一光敏元件,当吗盘处于不同方位时,各光敏元件依据受光照与否转化出相应的电平信号,构成二进制数。这种编码器的特点是不要计数器,在转轴的恣意方位都可读书一个固定的与方位相对应的数字码。明显,吗道有必要N条吗道。目前国内已有16位的肯定编码器产品。

1.3 混合式肯定编码器 混合式肯定编码器,它输出两组信息,一组信息用于检测磁极方位,带有肯定信息功用;另一组则彻底同增量式编码器的输出信息。

二、光电编码器的使用

增量型编码器与肯定型编码器差异

1、视点丈量

轿车驾驭模拟器,对方向盘旋转视点的丈量选用光电编码器作为传感器。重力丈量仪,选用光电编码器,把他的转轴与重力丈量仪中补偿旋钮轴相连,改变视点仪,使用编码器丈量改变视点改变,如改变实验机、渔竿改变钓性测验等。摆锤冲击实验机,使用编码器核算冲击是摆角改变。

2、长度丈量

计米器,使用滚轮周长来丈量物体的长度和间隔。

拉线位移传感器,使用收卷轮周长计量物体长度间隔。

联轴直测,与驱动直线位移的动力装置的主轴联轴,经过输出脉冲数计量。

介质检测,在直齿条、滚动链条的链轮、同步带轮等来传递直线位移信息。

3、速度丈量

线速度,经过跟外表衔接,丈量生产线的线速度

角速度,经过编码器丈量电机、转轴等的速度丈量

4、方位丈量

机床方面,回忆机床各个坐标点的坐标方位,如钻床等

自动化操控方面,操控在村歌方位进行指定动作。如电梯、提升机等

5、同步操控

经过角速度或线速度,对传动环节进行同步操控,以到达张力操控

三、增量型编码器(旋转型)

1、作业原理:

由一个中心有轴的光电码盘,其上有环形通、暗的刻线,有光电发射和接纳器材读取,取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(相关于一个周波为360度),将C、D信号反向,叠加在A、B两相上,可增强安稳信号;另每转输出一个Z相脉冲以代表零位参阅位。

因为A、B两相相差90度,可经过比较A相在前仍是B相在前,以判别编码器的正转与回转,经过零位脉冲,可取得编码器的零位参阅位。

编码器码盘的资料有玻璃、金属、塑料,玻璃码盘是在玻璃上堆积很薄的刻线,其热安稳性好,精度高,金属码盘直接以通和不通刻线,不易碎,但因为金属有必定的厚度,精度就有约束,其热安稳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、热安稳性、寿数均要差一些。

分辨率—编码器以每旋转360度供给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。

2、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),推拉式多种办法,其间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,编码器的信号接纳设备接口应与编码器对应。

信号衔接—编码器的脉冲信号一般衔接计数器、PLC、核算机,PLC和核算机衔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、判别正反向和测速。

A、B、Z三相联接,用于带参阅位批改的方位丈量。

A、A-,B、B-,Z、Z-衔接,因为带有对称负信号的衔接,电流关于电缆奉献的电磁场为0,衰减最小,抗搅扰最佳,可传输较远的间隔。

关于TTL的带有对称负信号输出的编码器,信号传输间隔可达150米。

关于HTL的带有对称负信号输出的编码器,信号传输间隔可达300米。

3、增量式编码器的问题:

增量型编码器存在零点累计差错,抗搅扰较差,接纳设备的停机需断电回忆,开机应找零或参阅位等问题,这些问题如选用肯定型编码器能够处理。

增量型编码器的一般使用:

测速,测滚动方向,测移动视点、间隔(相对)。

四、肯定型编码器(旋转型)

肯定编码器光码盘上有许多道光通道刻线,每道刻线顺次以2线、4线、8线、16 线……编列,这样,在编码器的每一个方位,经过读取每道刻线的通、暗,取得一组从2的零次方到2的n-1次方的仅有的2进制编码(格雷码),这就称为n位肯定编码器。这样的编码器是由光电码盘的机械方位决议的,它不受停电、搅扰的影响。

肯定编码器由机械方位决议的每个方位是仅有的,它无需回忆,无需找参阅点,并且不必一向计数,什么时候需求知道方位,什么时候就去读取它的方位。这样,编码器的抗搅扰特性、数据的可靠性大大提高了。

从单圈肯定值编码器到多圈肯定值编码器

旋转单圈肯定值编码器,以滚动中丈量光电码盘各道刻线,以获取仅有的编码,当滚动超越360度时,编码又回到原点,这样就不契合肯定编码仅有的准则,这样的编码只能用于旋转规模360度以内的丈量,称为单圈肯定值编码器。

假如要丈量旋转超越360度规模,就要用到多圈肯定值编码器。

编码器生产厂家运用挂钟齿轮机械的原理,当中心码盘旋转时,经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添加圈数的编码,以扩展编码器的丈量规模,这样的肯定编码器就称为多圈式肯定编码器,它同样是由机械方位确认编码,每个方位编码仅有不重复,而无需回忆。

多圈编码器另一个长处是因为丈量规模大,实际使用往往殷实较多, 这样在装置时不必要费力找零点, 将某一中心方位作为开始点就能够了,而大大简化了装置调试难度。

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