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很多人都不知道德國(guó)P+F倍加福旋轉(zhuǎn)編碼器所有的功能與用途
P+F旋轉(zhuǎn)編碼器是用來(lái)測(cè)量轉(zhuǎn)速并配合PWM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)快速調(diào)速的裝置,光電式P+F旋轉(zhuǎn)編碼器通過(guò)光電轉(zhuǎn)換,可將輸出軸的角位移、角速度等機(jī)械量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電脈沖以數(shù)字量輸出(REP)。
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P+F旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出是一組脈沖,而雙路輸出的P+F旋轉(zhuǎn)編碼器輸出兩組A/B相位差90度的脈沖,通過(guò)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。
按信號(hào)的輸出類(lèi)型分為:電壓輸出、集電極開(kāi)路輸出、推拉互補(bǔ)輸出和長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)輸出。
有軸型:有軸型又可分為夾緊法蘭型、同步法蘭型和伺服安裝型等。
軸套型:軸套型又可分為半空型、全空型和大口徑型等。
以編碼器工作原理可分為:光電式、磁電式和觸點(diǎn)電刷式。
按碼盤(pán)的刻孔方式不同分類(lèi)編碼器可分為增量式和絕對(duì)式兩類(lèi)。
增量式編碼器是將位移轉(zhuǎn)換成周期性的電信號(hào),再把這個(gè)電信號(hào)轉(zhuǎn)變成計(jì)數(shù)脈沖,用脈沖的個(gè)數(shù)表示位移的大小。絕對(duì)式編碼器的每一個(gè)位置對(duì)應(yīng)一個(gè)確定的數(shù)字碼,因此它的示值只與測(cè)量的起始和終止位置有關(guān),而與測(cè)量的中間過(guò)程無(wú)關(guān)。
旋轉(zhuǎn)增量式編碼器以轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)輸出脈沖,通過(guò)計(jì)數(shù)設(shè)備來(lái)知道其位置,當(dāng)編碼器不動(dòng)或停電時(shí),依靠計(jì)數(shù)設(shè)備的內(nèi)部記憶來(lái)記住位置。這樣,當(dāng)停電后,編碼器不能有任何的移動(dòng),當(dāng)來(lái)電工作時(shí),編碼器輸出脈沖過(guò)程中,也不能有干擾而丟失脈沖,不然,計(jì)數(shù)設(shè)備記憶的零點(diǎn)就會(huì)偏移,而且這種偏移的量是無(wú)從知道的,只有錯(cuò)誤的結(jié)果出現(xiàn)后才能知道。
解決的方法是增加參考點(diǎn),編碼器每經(jīng)過(guò)參考點(diǎn),將參考位置修正進(jìn)計(jì)數(shù)設(shè)備的記憶位置。在參考點(diǎn)以前,是不能保證位置的準(zhǔn)確性的。為此,在工控中就有每次操作先找參考點(diǎn),開(kāi)機(jī)找零等方法。
比如,打印機(jī)掃描儀的定位就是用的增量式編碼器原理,每次開(kāi)機(jī),我們都能聽(tīng)到噼哩啪啦的一陣響,它在找參考零點(diǎn),然后才工作。
這樣的方法對(duì)有些工控項(xiàng)目比較麻煩,甚至不允許開(kāi)機(jī)找零(開(kāi)機(jī)后就要知道準(zhǔn)確位置),于是就有了絕對(duì)編碼器的出現(xiàn)。
絕對(duì)型旋轉(zhuǎn)光電編碼器,因其每一個(gè)位置絕對(duì)、抗干擾、無(wú)需掉電記憶,已經(jīng)越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于各種工業(yè)系統(tǒng)中的角度、長(zhǎng)度測(cè)量和定位控制。
絕對(duì)編碼器光碼盤(pán)上有許多道刻線,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)位置的性,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。
由于絕對(duì)編碼器在定位方面明顯地優(yōu)于增量式編碼器,已經(jīng)越來(lái)越多地應(yīng)用于工控定位中。絕對(duì)型編碼器因其高精度,輸出位數(shù)較多,如仍用并行輸出,其每一位輸出信號(hào)必須確保連接很好,對(duì)于較復(fù)雜工況還要隔離,連接電纜芯數(shù)多,由此帶來(lái)諸多不便和降低可靠性,因此,絕對(duì)編碼器在多位數(shù)輸出型,一般均選用串行輸出或總線型輸出,德國(guó)生產(chǎn)的絕對(duì)型編碼器串行輸出的是SSI(同步串行輸出)。
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。
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。
P+F旋轉(zhuǎn)編碼器是集光機(jī)電技術(shù)于一體的速度位移傳感器。
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,在后續(xù)的差分輸入電路中,將共模噪聲抑制,只取有用的差模信號(hào),因此其抗干擾能力強(qiáng),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。
P+F旋轉(zhuǎn)編碼器由精密器件構(gòu)成,故當(dāng)受到較大的沖擊時(shí),可能會(huì)損壞內(nèi)部功能,使用上應(yīng)充分注意。
安裝
安裝時(shí)不要給軸施加直接的沖擊。
編碼器軸與機(jī)器的連接,應(yīng)使用柔性連接器。在軸上裝連接器時(shí),不要硬壓入。即使使用連接器,因安裝不良,也有可能給軸加上比允許負(fù)荷還大的負(fù)荷,或造成撥芯現(xiàn)象,因此,要特別注意。
軸承壽命與使用條件有關(guān),受軸承荷重的影響特別大。如軸承負(fù)荷比規(guī)定荷重小,可大大延長(zhǎng)軸承壽命。
不要將P+F旋轉(zhuǎn)編碼器進(jìn)行拆解,這樣做將有損防油和防滴性能。防滴型產(chǎn)品不宜長(zhǎng)期浸在水、油中,表面有水、油時(shí)應(yīng)擦拭干凈。
振動(dòng)
加在P+F旋轉(zhuǎn)編碼器上的振動(dòng),往往會(huì)成為誤脈沖發(fā)生的原因。因此,應(yīng)對(duì)設(shè)置場(chǎng)所、安裝場(chǎng)所加以注意。每轉(zhuǎn)發(fā)生的脈沖數(shù)越多,旋轉(zhuǎn)槽圓盤(pán)的槽孔間隔越窄,越易受到振動(dòng)的影響。在低速旋轉(zhuǎn)或停止時(shí),加在軸或本體上的振動(dòng)使旋轉(zhuǎn)槽圓盤(pán)抖動(dòng),可能會(huì)發(fā)生誤脈沖。
關(guān)于配線和連接
誤配線,可能會(huì)損壞內(nèi)部回路,故在配線時(shí)應(yīng)充分注意:
配線應(yīng)在電源OFF狀態(tài)下進(jìn)行,電源接通時(shí),若輸出線接觸電源,則有時(shí)會(huì)損壞輸出回路。
若配線錯(cuò)誤,則有時(shí)會(huì)損壞內(nèi)部回路,所以配線時(shí)應(yīng)充分注意電源的極性等。
若和高壓線、動(dòng)力線并行配線,則有時(shí)會(huì)受到感應(yīng)造成誤動(dòng)作成損壞,所以要分離開(kāi)另行配線。
延長(zhǎng)電線時(shí),應(yīng)在10m以下。并且由于電線的分布容量,波形的上升、下降時(shí)間會(huì)較長(zhǎng),有問(wèn)題時(shí),采用施密特回路等對(duì)波形進(jìn)行整形。
為了避免感應(yīng)噪聲等,要盡量用最短距離配線。向集成電路輸入時(shí),特別需要注意。
電線延長(zhǎng)時(shí),因?qū)w電阻及線間電容的影響,波形的上升、下降時(shí)間加長(zhǎng),容易產(chǎn)生信號(hào)間的干擾(串音),因此應(yīng)用電阻小、線間電容低的電線(雙絞線、屏蔽線)。
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。
P+F旋轉(zhuǎn)編碼器是集光機(jī)電技術(shù)于一體的速度位移傳感器。
增量式
增量式編碼器軸旋轉(zhuǎn)時(shí),有相應(yīng)的相位輸出。其旋轉(zhuǎn)方向的判別和脈沖數(shù)量的增減,需借助后部的判向電路和計(jì)數(shù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。其計(jì)數(shù)起點(diǎn)可任意設(shè)定,并可實(shí)現(xiàn)多圈的無(wú)限累加和測(cè)量。還可以把每轉(zhuǎn)發(fā)出一個(gè)脈沖的Z信號(hào),作為參考機(jī)械零位。當(dāng)脈沖已固定,而需要提高分辨率時(shí),可利用帶90度相位差A(yù),B的兩路信號(hào),對(duì)原脈沖數(shù)進(jìn)行倍頻。
絕對(duì)值
絕對(duì)值編碼器軸旋轉(zhuǎn)器時(shí),有與位置一一對(duì)應(yīng)的代碼(二進(jìn)制,BCD碼等)輸出,從代碼大小的變更即可判別正反方向和位移所處的位置,而無(wú)需判向電路。它有一個(gè)絕對(duì)零位代碼,當(dāng)停電或關(guān)機(jī)后再開(kāi)機(jī)重新測(cè)量時(shí),仍可準(zhǔn)確地讀出停電或關(guān)機(jī)位置地代碼,并準(zhǔn)確地找到零位代碼。一般情況下絕對(duì)值編碼器的測(cè)量范圍為0~360度,但特殊型號(hào)也可實(shí)現(xiàn)多圈測(cè)量。
正弦波
正弦波編碼器也屬于增量式編碼器,主要的區(qū)別在于輸出信號(hào)是正弦波模擬量信號(hào),而不是數(shù)字量信號(hào)。它的出現(xiàn)主要是為了滿(mǎn)足電氣領(lǐng)域的需要-用作電動(dòng)機(jī)的反饋檢測(cè)元件。在與其它系統(tǒng)相比的基礎(chǔ)上,人們需要提高動(dòng)態(tài)特性時(shí)可以采用這種編碼器。
為了保證良好的電機(jī)控制性能,編碼器的反饋信號(hào)必須能夠提供大量的脈沖,尤其是在轉(zhuǎn)速很低的時(shí)候,采用傳統(tǒng)的增量式編碼器產(chǎn)生大量的脈沖,從許多方面來(lái)看都有問(wèn)題,當(dāng)電機(jī)高速旋轉(zhuǎn)(6000rpm)時(shí),傳輸和處理數(shù)字信號(hào)是困難的。
在這種情況下,處理給伺服電機(jī)的信號(hào)所需帶寬(例如編碼器每轉(zhuǎn)脈沖為10000)將很容易地超過(guò)MHz門(mén)限;而另一方面采用模擬信號(hào)大大減少了上述麻煩,并有能力模擬編碼器的大量脈沖。這要感謝正弦和余弦信號(hào)的內(nèi)插法,它為旋轉(zhuǎn)角度提供了計(jì)算方法。這種方法可以獲得基本正弦的高倍增加,例如可從每轉(zhuǎn)1024個(gè)正弦波編碼器中,獲得每轉(zhuǎn)超過(guò)1000,000個(gè)脈沖。接受此信號(hào)所需的帶寬只要稍許大于100KHz即已足夠。內(nèi)插倍頻需由二次系統(tǒng)完成。
P+F旋轉(zhuǎn)編碼器可用于所有需要監(jiān)控旋轉(zhuǎn)速率、速度、加速度和方向的應(yīng)用。這些傳感器可用于機(jī)械工程、傳送帶行業(yè)、物流行業(yè)和包裝行業(yè)的多種應(yīng)用。您一定可以從我們豐富的產(chǎn)品中找到適合您應(yīng)用的P+F旋轉(zhuǎn)編碼器。
在自動(dòng)化領(lǐng)域中,P+F旋轉(zhuǎn)編碼器可作為角度、位置、速度和加速度的傳感器來(lái)使用。此外,還可通過(guò)使用主軸、齒輪架、測(cè)量輪或拉線來(lái)測(cè)量線性運(yùn)動(dòng)。
P+F旋轉(zhuǎn)編碼器會(huì)將機(jī)械輸入轉(zhuǎn)換為電信號(hào),可由計(jì)數(shù)器、轉(zhuǎn)速計(jì)、可編程邏輯控制器和工業(yè) PC 處理。