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编码器原理及常见知识问答

  编码器(encoder)是将信号(如比特流)或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备。编码器把角位移或直线位移转换成电信号,前者称为码盘,后者称为码尺.按照读出方式编码器可以分为接触式和非接触式两种.接触式采用电刷输出,一电刷接触导电区或绝缘区来表示代码的状态是"1”还是“0”;非接触式的接受敏感元件是光敏元件或磁敏元件,采用光敏元件时以透光区和不透光区来表示代码的状态是"1”还是"0”,通过"1”和“0”的二进制编码来将采集来的物理信号转换为机器码可读取的电信号用以通讯、传输和储存。

  编码器工作原理:

  利用电磁感应原理将两个平面型绕组之间的相对位移转换成电信号的测量元件,用于长度测量工具。感应同步器(俗称编码器、光栅尺)分为直线式和旋转式两类。前者由定尺和滑尺组成,用于直线位移测量;后者由定子和转子组成,用于角位移测量。

        1957年美国的R.W.特利普等在美国取得感应同步器的专利,原名是位置测量变压器,感应同步器是它的商品名称,初期用于雷达天线的定位和自动跟踪、导弹的导向等。在机械制造中,感应同步器常用于数字控制机床、加工中心等的定位反馈系统中和坐标测量机、镗床等的测量数字显示系统中。它对环境条件要求较低,能在有少量粉尘、油雾的环境下正常工作。定尺上的连续绕组的周期为2毫米。滑尺上有两个绕组,其周期与定尺上的相同,但相互错开1/4周期(电相位差90°)。

        感应同步器的工作方式有鉴相型和鉴幅型的两种。前者是把两个相位差90°、频率和幅值相同的交流电压U1和U2分别输入滑尺上的两个绕组,按照电磁感应原理,定尺上的绕组会产生感应电势U。如滑尺相对定尺移动,则U的相位相应变化,经放大后与U1和U2比相、细分、计数,即可得出滑尺的位移量。在鉴幅型中,输入滑尺绕组的是频率、相位相同而幅值不同的交流电压,根据输入和输出电压的幅值变化,也可得出滑尺的位移量。由感应同步器和放大、整形、比相、细分、计数、显示等电子部分组成的系统称为感应同步器测量系统。它的测长精确度可达3微米/1000毫米,测角精度可达1″/360°。

欧姆龙旋转编码器

欧姆龙旋转编码器

        随着工业自动化的高速发展,编码器在工控领域的应用更加广泛。

  一、问:增量旋转编码器选型有哪些留意事项?

  应留意三方面的参数:

  1.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。

  2.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。

  3.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。

  二、问:请教如何使用增量编码器?

  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6到5400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,我公司增量型编码器定义为轴端看编码器顺时针旋转为正转,A超前B为90°,反之逆时针旋转为反转B超前A为90°。也有不相同的,要看产品说明。

  3,使用PLC采集数据,可选用高速计数模块;使用工控机采集数据,可选用高速计数板卡;使用单片机采集数据,建议选用带光电耦合器的输进端口。

  4,建议B脉冲做顺向(前向)脉冲,A脉冲做逆向(后向)脉冲,Z原点零位脉冲。

  5,在电子装置中设立计数栈。

 

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