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庫(kù)伯勒KUBLER增量編碼器的工作原理

閱讀:1264          發(fā)布時(shí)間:2021-10-26

   庫(kù)伯勒KUBLER增量編碼器與絕對(duì)型編碼器的區(qū)分 編碼器如以信號(hào)原理來(lái)分,有增量型編碼器,絕對(duì)型編碼器。增量型編碼器 (旋轉(zhuǎn)型) 工作原理: 由一個(gè)中心有軸的光電碼盤(pán),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(guò)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(guò)零位脈沖,可獲得編碼器的零位參考位。編碼器碼盤(pán)的材料有玻璃、金屬、塑料,玻璃碼盤(pán)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(pán)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(pán)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。

    庫(kù)伯勒KUBLER增量編碼器分辨率—編碼器以每旋轉(zhuǎn)360度提供多少的通或暗刻線稱(chēng)為分辨率,也稱(chēng)解析分度、或直接稱(chēng)多少線,一般在每轉(zhuǎn)分度5~10000線。 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(kāi)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(chēng)A,A-;B,B-;Z,Z-),HTL也稱(chēng)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(kāi)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(chēng)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,抗干擾較好,可傳輸較遠(yuǎn)的距離。 對(duì)于TTL的帶有對(duì)稱(chēng)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(chēng)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(wèn)題: 庫(kù)伯勒KUBLER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(kāi)機(jī)應(yīng)找零或參考位等問(wèn)題,這些問(wèn)題如選用絕對(duì)型編碼器可以解決。

    庫(kù)伯勒KUBLER增量編碼器的一般應(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(pán)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(guò)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(chēng)為n位絕對(duì)編碼器。這樣的編碼器是由光電碼盤(pán)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(pán)各道刻線,以獲取的編碼,當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)超過(guò)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?xún)?nèi)的測(cè)量,稱(chēng)為單圈絕對(duì)值編碼器。如果要測(cè)量旋轉(zhuǎn)超過(guò)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(pán)旋轉(zhuǎn)時(shí),通過(guò)齒輪傳動(dòng)另一組碼盤(pán)(或多組齒輪,多組碼盤(pán)),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(chēng)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, 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。

    庫(kù)伯勒KUBLER增量編碼器原理 增量式旋轉(zhuǎn)編碼器通過(guò)內(nèi)部?jī)蓚€(gè)光敏接受管轉(zhuǎn)化其角度碼盤(pán)的時(shí)序和相位關(guān)系,得到其角度碼盤(pán)角度位移量增加(正方向)或減少(負(fù)方向)。在接合數(shù)字電路特別是單片機(jī)后,增量式旋轉(zhuǎn)編碼器在角度測(cè)量和角速度測(cè)量較絕對(duì)式旋轉(zhuǎn)編碼器更具有廉價(jià)和簡(jiǎn)易的優(yōu)勢(shì)。 下面對(duì)增量式旋轉(zhuǎn)編碼器的內(nèi)部工作原理 A,B兩點(diǎn)對(duì)應(yīng)兩個(gè)光敏接受管,A,B兩點(diǎn)間距為 S2 ,角度碼盤(pán)的光柵間距分別為S0和S1。當(dāng)角度碼盤(pán)以某個(gè)速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),那么可知輸出波形圖中的S0:S1:S2比值與實(shí)際圖的S0:S1:S2比值相同,同理角度碼盤(pán)以其他的速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),輸出波形圖中的S0:S1:S2比值與實(shí)際圖的S0:S1:S2比值仍相同。如果角度碼盤(pán)做變速運(yùn)動(dòng),把它看成為多個(gè)運(yùn)動(dòng)周期(在下面定義)的組合,那么每個(gè)運(yùn)動(dòng)周期中輸出波形圖中的S0:S1:S2比值與實(shí)際圖的S0:S1:S2比值仍相同。 通過(guò)輸出波形圖可知每個(gè)運(yùn)動(dòng)周期的時(shí)序?yàn)轫槙r(shí)針運(yùn)動(dòng):A B 逆時(shí)針運(yùn)動(dòng):A B , 1 1 ,1 1 , 0 1, 1 0,0 0 ,0 0,1 0,0 1我們把當(dāng)前的A,B輸出值保存起來(lái),與下一個(gè)A,B輸出值做比較,就可以輕易的得出角度碼盤(pán)的運(yùn)動(dòng)方向,如果光柵格S0等于S1時(shí),也就是S0和S1弧度夾角相同,且S2等于S0的1/2,那么可得到此次角度碼盤(pán)運(yùn)動(dòng)位移角度為S0弧度夾角的1/2,除以所消毫的時(shí)間,就得到此次角度碼盤(pán)運(yùn)動(dòng)位移角速度。 S0等于S1時(shí),且S2等于S0的1/2時(shí),1/4個(gè)運(yùn)動(dòng)周期就可以得到運(yùn)動(dòng)方向位和位移角度,如果S0不等于S1,S2不等于S0的1/2,那么要1個(gè)運(yùn)動(dòng)周期才可以得到運(yùn)動(dòng)方向位和位移角度了。


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