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發(fā)表于 2007-12-1 21:51:07
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編碼器4 |* I5 ~3 R, _9 K4 F( |( E
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)來表示代碼的狀態(tài)是"1"還是"0"./ q) L! Y" q- z# g2 ?
& g1 {! e. Y; L6 `9 O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)量的中間過程無關(guān).
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從接近開關(guān),、光電開關(guān)到旋轉(zhuǎn)編碼器:
' t8 i7 ]! E' {9 U% }! s. Y/ c 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:
( u, o! s6 |" l G 信息化:除了定位,,控制室還可知道其具體位置;4 t8 k8 W( X n
柔性化:定位可以在控制室柔性調(diào)整,;' Z# s6 G. t0 `
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、水氣困擾等問題,。由于是光電碼盤,,無機(jī)械損耗,只要安裝位置準(zhǔn)確,,其使用壽命往往很長(zhǎng),。! z( X/ p0 |+ G9 C; _ \
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,。- [! k% Z& d& c2 U
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,。9 M1 i- J9 m* H1 o* z2 Q; z0 l
如上所述優(yōu)點(diǎn),旋轉(zhuǎn)編碼器已經(jīng)越來越廣泛地被應(yīng)用于各種工控場(chǎng)合,。& l9 W% c, h! A z2 G0 z
1 b# b: d* ?% h {5 ?從增量式編碼器到絕對(duì)式編碼器:9 {) s4 l9 }* T
旋轉(zhuǎn)增量式編碼器以轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)輸出脈沖,,通過計(jì)數(shù)設(shè)備來知道其位置,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)來電工作時(shí),,編碼器輸出脈沖過程中,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從知道的,,只有錯(cuò)誤的生產(chǎn)結(jié)果出現(xiàn)后才能知道。) L* c+ q" } U v
解決的方法是增加參考點(diǎn),,編碼器每經(jīng)過參考點(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,。
, e1 H& c7 Y, X+ B2 f$ S) ^ 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,。
; t1 q9 c& r5 g8 K/ o 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),。4 F4 l# m# v& G5 }
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,、無需掉電記憶,已經(jīng)越來越廣泛地應(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,。% u$ h5 R8 q/ v
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。" P( t/ l' A0 w- r; j- @
絕對(duì)編碼器由機(jī)械位置決定的每個(gè)位置的唯一性,,它無需記憶,,無需找參考點(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。 _# J8 `9 ~2 [# c+ N0 n, \* [+ ~
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),。4 E6 m( Y V- f: v, W
% o% @$ S) i, T( g B從單圈絕對(duì)式編碼器到多圈絕對(duì)式編碼器:. V0 g8 P: n6 \3 s( [# _
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,。
, S8 C0 m% D! a- ^6 a* Y8 E* q9 | 如果要測(cè)量旋轉(zhuǎn)超過360度范圍,就要用到多圈絕對(duì)式編碼器,�,!� ! E8 r- m( n7 E. S6 ]1 `* _
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),而無需記憶,。
/ D2 O/ B; A6 s- E 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。
5 a& c# t6 i1 P( L2 ` 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)越來越多地應(yīng)用于工控定位中,。
! X! `. i0 z$ f' O絕對(duì)型旋轉(zhuǎn)編碼器的機(jī)械安裝使用:
* t( d3 ^7 i; j. Q" } 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,。
7 S, d: v; v0 i5 t/ M 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)物體通過減速齒輪后,,來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,。
+ J' M& v& H3 ~) v7 b$ Z: } 低速端安裝:安裝于減速齒輪后,,如卷揚(yáng)鋼絲繩卷筒的軸端或最后一節(jié)減速齒輪軸端,此方法已無齒輪來回程間隙,,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。
; y( h) J7 @4 k" A5 S0 G 輔助機(jī)械安裝:
8 Z) r" v" L S, A4 ~5 I 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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