編碼器碼盤的材料有玻璃、金屬、塑料,玻璃碼盤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為分辨率,也稱解析分度、或直接稱多少線,一般在每轉(zhuǎn)分度線。
增量編碼除了普通編碼器的ABZ信號(hào)外,增量型伺服編碼器還有UVW信號(hào),國產(chǎn)和早期的進(jìn)口伺服大都采用這樣的形式,線比較多。
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。
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
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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。
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。
這樣的方法對有些工控項(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),于是就有了對編碼器的出現(xiàn)。對型旋轉(zhuǎn)光電編碼器,因其每一個(gè)位置絕一、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、長度測量和定位控制。
對編碼器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次方的一的2進(jìn)制編碼(格雷碼),這就稱為n位對編碼器。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。
絕
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對編碼器由機(jī)械位置決定的每個(gè)位置的一性,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。
由于對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)用于伺服電機(jī)上。對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,對編碼器在多位數(shù)輸出型,一般均選用串行輸出或總線型輸出,德國生產(chǎn)的對型編碼器串行輸出常用的是SSI(同步串行輸出)。
從單圈對式編碼器到多圈對式編碼器 旋轉(zhuǎn)單圈對式編碼器,以轉(zhuǎn)動(dòng)中測量光碼盤各道刻線,以獲取一的編碼,當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)超過360度時(shí),編碼又回到原點(diǎn),這樣就不符合對編碼一的原則,這樣的編碼器只能用于旋轉(zhuǎn)范圍360度以內(nèi)的測量,稱為單圈對式編碼器。如果要測量旋轉(zhuǎn)超過360度范圍,就要用到多圈絕
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對式編碼器。
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)大編碼器的測量范圍,這樣的對編碼器就稱為多圈式對編碼器,它同樣是由機(jī)械位置確定編碼,每個(gè)位置編碼一不重復(fù),而無需記憶。
多圈編碼器另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是由于測量范圍大,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,而大大簡化了安裝調(diào)試難度。多圈式對編碼器在長度定位方面的優(yōu)勢明顯,歐洲新出來的伺服電機(jī)基本上都采用多圈對值型編碼器。
由一個(gè)中心有軸的光電碼盤,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。
普通的正余弦編碼器具備一對正交的sin,cos 1Vp-p信號(hào),相當(dāng)于方波信號(hào)的增量式編碼器的AB正交信號(hào),每圈會(huì)重復(fù)許許多多個(gè)
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信號(hào)周期,比如2048等;以及一個(gè)窄幅的對稱三角波Index信號(hào),相當(dāng)于增量式編碼器的Z信號(hào),一圈一般出現(xiàn)一個(gè);這種正余弦編碼器實(shí)質(zhì)上也是一種增量式編碼器。另一種正余弦編碼器除了具備上述正交的sin、cos信號(hào)外,還具備一對一圈只出現(xiàn)一個(gè)信號(hào)周期的相互正交的1Vp-p的正弦型C、D信號(hào),如果以C信號(hào)為sin,則D信號(hào)為cos,通過sin、cos信號(hào)的高倍率細(xì)分技術(shù),不僅可以使正余弦編碼器獲得比原始信號(hào)周期更為細(xì)密的名義檢測分辨率,比如2048線的正余弦編碼器經(jīng)2048細(xì)分后,就可以達(dá)到每轉(zhuǎn)400多萬線的名義檢測分辨率,當(dāng)前很多歐美伺服廠家都提供這類高分辨率的伺服系統(tǒng),而國內(nèi)廠家尚不多見;此外帶C、D信號(hào)的正余弦編碼器的C、D信號(hào)經(jīng)過細(xì)分后,還可以提供較高的每轉(zhuǎn)對位置信息,比如每轉(zhuǎn)2048個(gè)對位置,因此帶C、D信號(hào)的正余弦編碼器可以視作一種模擬式的單圈對編碼器。
對位麻煩是伺服編碼器維修和更換的技術(shù)難點(diǎn),由于一般伺服電機(jī)廠家為了技術(shù)保密和防止競爭對手仿制它們的產(chǎn)品,都不
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公開伺服編碼器的磁極原點(diǎn)對位原理,而且每家公司的伺服編碼器對位原理都不一樣,這樣給伺服編碼器的維修帶來麻煩,一般采用跟一臺(tái)好的編碼器比較的方法進(jìn)行解,這樣對一般維修公司是一種大的挑戰(zhàn),維修過程不再是傳統(tǒng)的萬用表能夠解決問題了,需要采用數(shù)據(jù)域的維修理念來進(jìn)行。另外修理過程中不要輕易拆開編碼器的碼盤和電路,不然可能好的東西都被搞壞了。
安裝時(shí)不要給軸施加直接的沖擊。
伺服電機(jī)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,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,可大大延長軸承壽命。
不要將編碼器進(jìn)行拆解,這樣做將有損防油和防滴性能。防滴型產(chǎn)品不宜長期浸在水、表面有水、油時(shí)應(yīng)擦拭干凈。
振動(dòng)
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加在編碼器上的振動(dòng),往往會(huì)成為誤脈沖發(fā)生的原因。因此,應(yīng)對設(shè)置場所、安裝場所加以注意。每轉(zhuǎn)發(fā)生的脈沖數(shù)越多,旋轉(zhuǎn)槽圓盤的槽孔間隔越窄,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)槽圓盤抖動(dòng),可能會(huì)發(fā)生誤脈沖。
配線連接
① 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。
② 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。
③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)作而損壞,所以要分離開另行配線。
④ 延長電線時(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,有問題時(shí),采用施密特回路等對波形進(jìn)行整形。
⑤ 為了避免感應(yīng)噪聲等,要盡量用短距離配線。向集成電路輸入時(shí),特別需要注意。
⑥電線延長時(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,容易產(chǎn)生信號(hào)間的干擾(串音),因此應(yīng)用電阻小
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、線間電容低的電線(雙絞線、屏蔽線)。
正余弦伺服電機(jī)編碼器的優(yōu)點(diǎn)是不用采用高頻率的通訊即可讓伺服驅(qū)動(dòng)器獲得高精度的細(xì)分,這樣降低了硬件要求,同時(shí)由于有單圈角度信號(hào),可以讓伺服電機(jī)啟動(dòng)平穩(wěn),啟動(dòng)力矩大。