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發(fā)表于 2007-12-1 21:51:07
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編碼器" C! y- z' X. n8 ^, U
編碼器是把角位移或直線位移轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的一種裝置．前者成為碼盤,，后者稱碼尺．按照讀出方式編碼器可以分為接觸式和非接觸式兩種．接觸式采用電刷輸出,，一電刷接觸導(dǎo)電區(qū)或絕緣區(qū)來(lái)表示代碼的狀態(tài)是＂１＂還是＂０＂；非接觸式的接受敏感元件是光敏元件或磁敏元件,，采用光敏元件時(shí)以透光區(qū)和不透光區(qū)來(lái)表示代碼的狀態(tài)是＂１＂還是＂０＂．( |: R" c8 Y- H/ C* n7 Y' `
! P8 ]( \. r6 [0 i2 t# L9 S' L按照工作原理編碼器可分為增量式和絕對(duì)式兩類．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�,。^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)． , q( [, z1 J6 {: V
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從接近開關(guān),、光電開關(guān)到旋轉(zhuǎn)編碼器：
2 ?: D( ]( f4 i6 o3 \& V 工業(yè)控制中的定位,，接近開關(guān)、光電開關(guān)的應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)成熟了,，而且很好用,。可是,，隨著工控的不斷發(fā)展,，又有了新的要求，這樣,，選用旋轉(zhuǎn)編碼器的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)就突出了：* J! _. f9 I' `* m0 P3 j- u
信息化：除了定位,，控制室還可知道其具體位置；
! m9 Y' y, b; P6 l7 C" a. M 柔性化：定位可以在控制室柔性調(diào)整；) b4 c5 Z& w O/ f
現(xiàn)場(chǎng)安裝的方便和安全,、長(zhǎng)壽：拳頭大小的一個(gè)旋轉(zhuǎn)編碼器,，可以測(cè)量從幾個(gè)μ到幾十幾百米的距離，n個(gè)工位,，只要解決一個(gè)旋轉(zhuǎn)編碼器的安全安裝問(wèn)題,，可以避免諸多接近開關(guān)、光電開關(guān)在現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械安裝麻煩,，容易被撞壞和遭高溫,、水氣困擾等問(wèn)題。由于是光電碼盤,，無(wú)機(jī)械損耗,，只要安裝位置準(zhǔn)確，其使用壽命往往很長(zhǎng),。) `( f: z# j3 N2 o$ G
多功能化：除了定位,，還可以遠(yuǎn)傳當(dāng)前位置，換算運(yùn)動(dòng)速度,，對(duì)于變頻器,，步進(jìn)電機(jī)等的應(yīng)用尤為重要。
( a1 O8 Z ~! v- f% P0 m 經(jīng)濟(jì)化：對(duì)于多個(gè)控制工位,，只需一個(gè)旋轉(zhuǎn)編碼器的成本,，以及更主要的安裝、維護(hù),、損耗成本降低,，使用壽命增長(zhǎng)，其經(jīng)濟(jì)化逐漸突顯出來(lái),。$ s2 |: H1 ]$ r' W' d& c& Q6 O4 E
如上所述優(yōu)點(diǎn),，旋轉(zhuǎn)編碼器已經(jīng)越來(lái)越廣泛地被應(yīng)用于各種工控場(chǎng)合。9 t3 l% ]5 O3 u; d. A* c
7 v4 C- t: [4 X* Y從增量式編碼器到絕對(duì)式編碼器：
: M h& y, U3 M7 E* ] 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)誤的生產(chǎn)結(jié)果出現(xiàn)后才能知道,。
" C; N) T& ^& R! ^ 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),，開機(jī)找零等方法。
+ k% S1 |1 _* r 比如,，打印機(jī)掃描儀的定位就是用的增量式編碼器原理,，每次開機(jī)，我們都能聽到噼哩啪啦的一陣響,，它在找參考零點(diǎn),，然后才工作。
0 g& `( A3 \, Q" E# P 這樣的方法對(duì)有些工控項(xiàng)目比較麻煩,，甚至不允許開機(jī)找零（開機(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)。
1 f; H% `7 d4 ~& d2 T- X 絕對(duì)型旋轉(zhuǎn)光電編碼器,，因其每一個(gè)位置絕對(duì)唯一、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,。
- m; y2 v) Z, F9 f5 ^9 a; v$ o) y8 `2 B 絕對(duì)編碼器光碼盤上有許多道刻線,，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次方的唯一的2進(jìn)制編碼（格雷碼）,，這就稱為n位絕對(duì)編碼器,。這樣的編碼器是由碼盤的機(jī)械位置決定的，它不受停電,、干擾的影響,。
' @; i2 I8 T4 f* r) I0 U7 s+ X3 q. v 絕對(duì)編碼器由機(jī)械位置決定的每個(gè)位置的唯一性，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,。
0 H t4 a& S6 e# B 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)型編碼器串行輸出最常用的是SSI（同步串行輸出）。
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從單圈絕對(duì)式編碼器到多圈絕對(duì)式編碼器： W) X+ [/ D9 j6 G% `& _3 j& G- i9 f# r
旋轉(zhuǎn)單圈絕對(duì)式編碼器,，以轉(zhuǎn)動(dòng)中測(cè)量光碼盤各道刻線,，以獲取唯一的編碼，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)編碼唯一的原則，這樣的編碼器只能用于旋轉(zhuǎn)范圍360度以內(nèi)的測(cè)量,，稱為單圈絕對(duì)式編碼器,。
/ t2 u( f* y% x" t9 J; c, W 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)式編碼器,�,！�
* o% E2 r, ^3 s9 P0 B! e 編碼器生產(chǎn)廠家運(yùn)用鐘表齒輪機(jī)械的原理,，當(dāng)中心碼盤旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)齒輪傳動(dòng)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(cè)量范圍,，這樣的絕對(duì)編碼器就稱為多圈式絕對(duì)編碼器,，它同樣是由機(jī)械位置確定編碼，每個(gè)位置編碼唯一不重復(fù),，而無(wú)需記憶,。0 [/ z1 C; d. n6 M; R; l4 ~
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)勁找零點(diǎn),，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,。 k' \4 J- {) e7 Y$ @' w
多圈式絕對(duì)編碼器在長(zhǎng)度定位方面的優(yōu)勢(shì)明顯,，已經(jīng)越來(lái)越多地應(yīng)用于工控定位中。' M* }$ d, T- z. p2 o
絕對(duì)型旋轉(zhuǎn)編碼器的機(jī)械安裝使用：
/ R7 a- v0 w- d b9 y 絕對(duì)型旋轉(zhuǎn)編碼器的機(jī)械安裝有高速端安裝,、低速端安裝,、輔助機(jī)械裝置安裝等多種形式。
; V5 a) E, h5 Y: @! D3 R* w" \% e 高速端安裝：安裝于動(dòng)力馬達(dá)轉(zhuǎn)軸端（或齒輪連接）,，此方法優(yōu)點(diǎn)是分辨率高,，由于多圈編碼器有４０９６圈，馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)在此量程范圍內(nèi),，可充分用足量程而提高分辨率,，缺點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)物體通過(guò)減速齒輪后，來(lái)回程有齒輪間隙誤差,，一般用于單向高精度控制定位，例如軋鋼的輥縫控制,。另外編碼器直接安裝于高速端,，馬達(dá)抖動(dòng)須較小，不然易損壞編碼器,。
9 v0 {. _- n- e. J9 d 低速端安裝：安裝于減速齒輪后,，如卷?yè)P(yáng)鋼絲繩卷筒的軸端或最后一節(jié)減速齒輪軸端，此方法已無(wú)齒輪來(lái)回程間隙,，測(cè)量較直接,，精度較高，此方法一般測(cè)量長(zhǎng)距離定位,，例如各種提升設(shè)備,，送料小車定位等,。
$ K, q/ ?1 b. j% t& Y/ O 輔助機(jī)械安裝：- o, z" q+ i4 K% o' L" x- B) }
常用的有齒輪齒條、鏈條皮帶,、摩擦轉(zhuǎn)輪,、收繩機(jī)械等。 |
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