增量型編碼器(旋轉(zhuǎn)型)
工作原理:
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。
信號輸出:
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,電流對于電纜貢獻(xiàn)的電磁場為0,衰減最小,抗干擾最佳,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!
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。
增量式編碼器的問題:
增量型編碼器存在零點累計誤差,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型編碼器可以解決!
增量型編碼器的一般應(yīng)用:
測速,測轉(zhuǎn)動方向,測移動角度、距離(相對)!
絕對型編碼器(旋轉(zhuǎn)型)
絕對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(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。
絕對編碼器由機(jī)械位置決定的每個位置是唯一的,它無需記憶,無需找參考點,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,編碼器的抗干擾特性、數(shù)據(jù)的可靠性大大提高了。
從單圈絕對值編碼器到多圈絕對值編碼器
旋轉(zhuǎn)單圈絕對值編碼器,以轉(zhuǎn)動中測量光電碼盤各道刻線,以獲取唯一的編碼,當(dāng)轉(zhuǎn)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,這樣的編碼只能用于旋轉(zhuǎn)范圍360度以內(nèi)的測量,稱為單圈絕對值編碼器!
如果要測量旋轉(zhuǎn)超過360度范圍,就要用到多圈絕對值編碼器!
編碼器生產(chǎn)廠家運用鐘表齒輪機(jī)械的原理,當(dāng)中心碼盤旋轉(zhuǎn)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(chǔ)上再增加圈數(shù)的編碼,以擴(kuò)大編碼器的測量范圍,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(jī)械位置確定編碼,每個位置編碼唯一不重復(fù),而無需記憶!
多圈編碼器另一個優(yōu)點是由于測量范圍大,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,而大大簡化了安裝調(diào)試難度。