編碼器如何準確測量電機的位置?
生活中經(jīng)常使用的電梯,如何將人準確地帶到某些樓層?機器切割材料的伺服電機如何保證床身的精確旋轉(zhuǎn)位置精度?這一切都歸功于一個又一個的工件,但編碼器是什么?它如何準確測量電機的位置?今天我們來談?wù)劸幋a器。
什么是編碼器?
編碼器是一種編譯信號或數(shù)據(jù)并將其轉(zhuǎn)換為可以通信、傳輸和存儲的信號形式的設(shè)備。編碼器將角度或長度偏移轉(zhuǎn)換為稱為碼盤的電信號,另一個稱為刻度。是行業(yè)內(nèi)廣泛使用的電機定位裝置,可準確測試電機的角位移和旋轉(zhuǎn)位置
編碼器的分類
根據(jù)工作原理,編碼器可分為增量式和絕對式。增量編碼器將移位轉(zhuǎn)換為周期性電信號,然后將該電信號轉(zhuǎn)換為計數(shù),脈沖數(shù)表示移位的大小。絕對編碼器的每個位置對應(yīng)于一個絕對數(shù)字代碼,因此其顯示僅指測量的開始和結(jié)束位置,而不指測量的中間過程
增量編碼器
增量編碼器一般有3個輸出端,即A相、B相、Z相輸出、A相和B相延遲1/4周期的脈沖輸出,根據(jù)延時關(guān)系,可以區(qū)分前進檔和倒檔,通過取B相的上升沿和下降沿,頻率2或4可以加倍: 2相是單匝脈沖,即每匝發(fā)出一個脈沖增量測量方法的晶格,它由周期性晶格條組成。位置信息是通過計算從點開始的增量數(shù)(測量步長)獲得的。由于參考點需要絕對位置值,因此圓形網(wǎng)格輪也具有參考點導(dǎo)軌。
絕對編碼器
絕對編碼器對應(yīng)一轉(zhuǎn),每個參考角度輸出與角度對應(yīng)的唯一二進制值,外部線圈裝置可以記錄和測量多個位置。
位置值在打開編碼器后立即可用,并為后續(xù)的信號處理電子設(shè)備做好準備。無需將軸移動到參考點的零點。絕對位置信息來自圓形網(wǎng)格輪,該輪由一系列絕對代碼組成。單個增量鋼軌雕刻信號通過細分生成位置值,并可選擇生成增量信號
單圈編碼器的絕對位置值信息每轉(zhuǎn)一圈重復(fù)。多圈編碼器還可以評估每轉(zhuǎn)位置值的X。
它們具有最大的區(qū)別:在增量編碼器中,位置從零標記開始時計算的脈沖數(shù)來看是絕對的,而絕對編碼器的位置通過讀取輸出代碼是絕對的。每個位置的輸出代碼讀數(shù)在一圈內(nèi)是明確的,因此在電源中斷時,絕對編碼器不會與實際位置分離。當電源重新打開時,位置值仍然是最新的且有效,這與增量編碼器不同,增量編碼器必須找到零標記。
編碼器的工作原理
通過中間有波的光電碼盤,有環(huán)形、暗線、光電發(fā)射和接收器件讀數(shù),四組正弦波信號組合成A、B、C、D,每個正弦波有90度的相位差(相對于一個周期360度),CD信號反轉(zhuǎn), 疊加A和B兩相,可以增加穩(wěn)定信號:每轉(zhuǎn)輸出另一個Z相位脈沖,表示零參考位。
由于A和B相差為90度,因此可以通過比較編碼器前的A相位或編碼器前的B相位來確定編碼器的正反轉(zhuǎn),并通過零脈沖獲得編碼器的零參考位置。編碼器碼盤的材料是玻璃、金屬、塑料,玻璃碼盤沉積在很細的玻璃線上,其熱穩(wěn)定性好,精度高,金屬碼盤直接穿過而不穿過雕刻線,不易碎,但由于金屬有一定的厚度,精度有限,其熱穩(wěn)定性比玻璃差一個數(shù)量級, 塑料碼盤經(jīng)濟實惠,其成本低,但精度、熱穩(wěn)定性、使用壽命較差。
判別率編碼器表示每旋轉(zhuǎn)360度有多少條通道或暗線稱為判別率,也稱為解析索引,或直接稱量多少條線,一般以每轉(zhuǎn)5~10000條線的分割。
編碼器的位置測量和反饋原理
編碼器在電梯、機床、材料加工、電機反饋系統(tǒng)以及測量和夾持設(shè)備中發(fā)揮著極其重要的作用。編碼器使用光柵和紅外光源將光信號通過接收器轉(zhuǎn)換為電TTL(HTL)信號,通過對TTL電平頻率和高電平數(shù)的分析,直觀地反映電機的旋轉(zhuǎn)角度和旋轉(zhuǎn)位置,因為角度和位置可以精確測量, 編碼器和變頻器可以形成一個封閉的抓取系統(tǒng),這更準確,這就是為什么電梯、機床等??梢匀绱藴蚀_地使用。
綜上所述,我們知道編碼器按結(jié)構(gòu)分為增量信號和絕對信號,它們還將其他信號,如光信號,轉(zhuǎn)換為可以分析和捕獲的電信號,而我們生活中常見的機床只是基于電機的精確調(diào)整, 通過捕獲閉環(huán)電信號,編碼器的協(xié)作變頻器也被認為是理所當然的,以實現(xiàn)精確的傳感。
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