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6步分析增量编码器的工作特征以及选型是什么样的?

作者:小时 浏览:101 发表时间:2020-12-14 15:59:14 来源:互联网

6步分析增量编码器的工作特征以及选型是什么样的?

增量式编码器轴旋转时,有相应的脉冲输出,其旋转方向的辨别和脉冲数量的增减需借助后部的判向电路和计数器来实现。其计数起点可任意设定,并可实现多圈的无限累加和测量。当脉冲数已固定,而需要提高分辨率时,可利用90°相位差A,B两路信号,对原脉冲数进行倍频。我们知道,步进电机本身没有反馈装置,在一些需要精确控制的场合,还需要配合编码器等反馈装置来使用。为了贴近实际工程应用,我们的安装了增量型编码器。这篇文章,我们6步分析增量编码器的工作特征以及选型是什么样的?来详细认识下增量型编码器。

增量编码器码盘的材料根据与之配套的敏感元件不同而不同。码盘的内孔由安装于被测轴的轴径所决定,码盘的外径由码盘上的码道数决定,而码道的数目由分辨率决定。如若码道数目为n,则分辨率为1/2n。码道的宽度由敏感元件的几何参数和物理特性决定。

6步分析增量编码器的工作特征以及选型是什么样的?

角度增量编码器有两种基本类型:绝对式编码器和增量式编码器。和绝对式编码器相对应的是增量式编码器。增量式编码器能以数字形式确定轴相对于某个基准点的瞬时角位置,也可以用于测量角速度。 

6步分析增量编码器的工作特征以及选型是什么样的?增量式编码器组成   

第一;增量编码器的组成   

为绝对式编码器系统研究的大部分技术也适用于增量式编码器,只是码盘的构成不同。增量式编码器向码盘设立了内轨道和外轨道,外轨道有两个轨道:第一个外轨道是增量计数轨道,它根据分辨率的大小设置扇形区,即只有一位轨道;第二个外轨道是方向轨道,它和计数轨道有相同数目的扇形区,只是移动了半个扇形区。如果一个周期是两个扇形区(导电-不导电),那么这两个轨道的输出相差90°(电角度),或超前,或滞后,用于识别是顺时针旋转,还是逆时针旋转,从而决定计数器作减法计数,还是作加法计数。内轨道称基准轨道,它只有一个单独标志的扇形区,用于提供基准点,其输出脉冲将用来使计数器归编码器的能指示绝对位置的二进制码或循环码,它的每一个位的“1”输出,只是角位移的增量。下图示出了增量编码器的轨道和输出的关系。

  

第二;6步分析增量编码器的工作特征以及选型是什么样的?增量编码器的敏感元件   

增量式编码器的敏感元件可以采用绝对编码器中的任一种。可以是接触式的(电刷),也可以是非接触式的(光电系统或磁电系统)。因此,它们要和码盘相适应。   

第三;增量编码器计数器   增量式编码器由于计算的是角位移的增量,所以为了计算相对于某个基准位置角位移的实际大小和方向,必须设置一个计数器。送到计数器的计数脉冲,由施密特触发电路输出。   

增量式编码器的工作原理   

增量式编码器的电路原理图和施密特触发器的真值表。考虑加法计数时,其敏感元件运动方向从左向右。计数轨道的输出从逻辑“0”变到逻辑“1”的这一跳变加到双稳态触发器的J输入端,并且只有当方向轨道的K输入端为逻辑“0”时,这个跳变才能将触发器的输出端Q触发到逻辑“1”。这种情况仅出现在“加法”计数方向上。触发器必须用“方向”输出端从逻辑“0”到逻辑“1”的跳变来进行归零。于是,只有当“计数”和方向脉冲交替地反馈给触发器时,加到计数器的“加法”计数脉冲才启动。这个过程可以通过研究真值表中标号(4种状态)为1,2,3和4的各情况而得到验证。根据双稳触发器改变状态的瞬间,方向脉冲是负值这个事实,可用来将“加法计数”信号(逻辑“1”)通过一个倒相器送到计数器本身。在“减法计数”的情况下,“计数”脉冲从逻辑“0”变到逻辑“1”也产生一个单次输出脉冲,但它只是当方向“脉冲”为逻辑“1”时才发生。在这一瞬间,计数器接到一个“减法”指令。用真值表校验位置A,B,C和D即可验证这一逻辑是正确的。   在应用增量编码器来测量速度时,要注意最大测速范围受触发器产生的单次脉冲宽度的限制。此脉冲宽度应小于一个位所占时间的一半。单次脉冲的典型宽度为4〜6μs,其上升时间和恢复时间为200ns。对于一个每转有5000个脉冲的编码器,最大测速为2000r/min;对于一个每转有1200个脉冲的编码器,最大测速约为5000r/min。这就是说,单用一个码盘,测速范围和分辨率要综合考虑。

第四;增量型编码器与PLC的连接

增量型编码器输出的脉冲信号需要连接到PLC的高速计数器中。有些PLC的CPU模块本身集成了高速计数器(比如,S7-200 SMART、S7-1200系列),可以将编码器的输出信号直接连接到CPU模块集成的高速计数通道中;有的CPU本身没有集成高速计数器(比如S7-300/1500系列),这种情况下需要使用专门的高速计数模块。

第五;6步分析增量编码器的工作特征以及选型是什么样的?增量编码器如何选型

一、 械安装尺寸,包括定位止口,轴径,安装孔位;电缆出线方式;安装空间体积;工作环境防护等级是否满足要求。

二、分辨率,即编码器工作时每圈输出的脉冲数,是否满足设计使用精度要求。

三、电气接口,编码器输出方式常见有推拉输出(F型HTL格式),电压输出(E),集电极开路(C,常见C为NPN型管输出,C2为PNP型管输出),长线驱动器输出。其输出方式应和其控制系统的接口电路相匹配。

第六;6步分析增量编码器的工作特征以及选型是什么样的?如何选用增量编码器?

1,增量型旋转编码器有分辨率的差异,使用每圈产生的脉冲数来计量,数目从100到10000或更高,脉冲数越多,分辨率越高;这是选型的重要依据之一。

2,增量型编码器通常有三路信号输出(差分有六路信号):A,B和Z,一般采用TTL电平,A脉冲在前,B脉冲在后,A,B脉冲相差90度,每圈发出一个Z脉冲,可作为参考机械零位。一般利用A超前B或B超前A进行判向。


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