亨士樂HENGSTLER磁性編碼器高性能磁感應(yīng)技術(shù)將磁鐵的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為脈沖輸出,可以準(zhǔn)確的測量出速度、角度、長度等物理量。該產(chǎn)品采用非接觸式測量方法,妥善封裝后,具有很強(qiáng)的抗震、防油、防塵、防水、耐高溫等性能,適用于光電式旋轉(zhuǎn)編碼器不宜使用的惡劣工作環(huán)境。特別是新能源車輛的驅(qū)動電機(jī)控制。磁性旋轉(zhuǎn)編碼器具備多種輸出選項(xiàng)。亨士樂HENGSTLER磁性編碼器A/B雙路正交輸出版本,使用相移90度的正交輸出信號提供旋轉(zhuǎn)位置信息,轉(zhuǎn)動方向信息根據(jù)兩路輸出信號超前/滯后的相位偏移得出,同時可選擇輸出Z信號。
亨士樂HENGSTLER磁性編碼器輸出版本輸出三路相位差為三分之一周期的信號??捎糜谔娲鷤鹘y(tǒng)的霍爾芯片方案,提升系統(tǒng)控制精度,提高電機(jī)工作效率,同時能允許客戶根據(jù)需要,在電機(jī)下線時動態(tài)調(diào)整零點(diǎn)位置。正余弦輸出版本適用于永磁同步電機(jī)控制,是傳統(tǒng)的旋變產(chǎn)品的zui佳性價比替代方案。編碼位置傳感IC采用的高精度AMR檢測技術(shù)配合解碼芯片使用,能使用角度檢測的精度達(dá)到0.5%;zui小3*3mm的封裝,能適應(yīng)大多數(shù)應(yīng)用場合的外形尺寸要求。亨士樂HENGSTLER磁性編碼器同時使用壽命無限次,適用的溫度范圍達(dá)到-40~+150度,具有傳統(tǒng)模擬量輸出和I²C,SPI,PWM等多種輸出接口。
亨士樂HENGSTLER磁性編碼器磁性材料角度或者位移的變化會引起一定電阻或者電壓的變化,通過放大電路對變化量進(jìn)行放大,通過單片機(jī)處理后輸出脈沖信號或者模擬量信號,達(dá)到測量的目的。其結(jié)構(gòu)分為采樣檢測和放大輸出兩部分,采樣檢測一般采用橋式電路來完成,有半橋和全橋兩種,放大輸出一般通過三極管和運(yùn)放等器件去實(shí)現(xiàn)。同傳統(tǒng)的光電式和光柵式編碼器相比,亨士樂HENGSTLER磁性編碼器具有抗振動、抗腐蝕、抗污染、抗干擾和寬溫度的特性,可應(yīng)用于傳統(tǒng)的光電編碼器不能適應(yīng)的領(lǐng)域。高性能磁電式編碼器可廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、機(jī)械制造、船舶、紡織、印刷、航空、航天、雷達(dá)、通訊、軍工等領(lǐng)域。
編碼器由一個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組合成A、B、C、D,每個正弦波相差90度相位差(相對于一個周波為360度),將C、D信號反向,疊加在A、B兩相上,可增強(qiáng)穩(wěn)定信號;另每轉(zhuǎn)輸出一個Z相脈沖以代表零位參考位。
旋轉(zhuǎn)編碼器是用來測量轉(zhuǎn)速的裝置。它分為單路輸出和雙路輸出兩種。技術(shù)參數(shù)主要有每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)(幾十個到幾千個都有),和供電電壓等。單路輸出是指旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出是一組脈沖,而雙路輸出的旋轉(zhuǎn)編碼器輸出兩組相位差90度的脈沖,通過這兩組脈沖不僅可以測量轉(zhuǎn)速,還可以判斷旋轉(zhuǎn)的方向。
編碼器工作原理
是將信號(如比特流)或數(shù)據(jù)進(jìn)行編制、轉(zhuǎn)換為可用以通訊、傳輸和存儲的信號形式的設(shè)備。把角位移或直線位移轉(zhuǎn)換成電信號,前者稱為碼盤,后者稱為碼尺。
按照讀出方式可以分為接觸式和非接觸式兩種;按照工作原理可分為增量式和絕對式兩類。增量式是將位移轉(zhuǎn)換成周期性的電信號,再把這個電信號轉(zhuǎn)變成計數(shù)脈沖,用脈沖的個數(shù)表示位移的大小。
絕對式的每一個位置對應(yīng)一個確定的數(shù)字碼,因此它的示值只與測量的起始和終止位置有關(guān),而與測量的中間過程無關(guān)。
編碼器性能由其參數(shù)決定,不同的型號有不同的參數(shù),其性能也有所不同。
1、看編碼器輸出信號的穩(wěn)定性:
指編碼器在實(shí)際運(yùn)行條件下,保持規(guī)定精度的能力。影響其穩(wěn)定性的原因主要就是溫度對電子器件造成的漂移、外界加于編碼器的變形力以及光源特性的變化。
2、編碼器信號輸出形式:
在大多數(shù)情況下,直接從編碼器的光電檢測器件獲取的信號電平較低,波形也不規(guī)則,還不能適應(yīng)于控制、信號處理和遠(yuǎn)距離傳輸?shù)囊蟆?/p>
3、編碼器的響應(yīng)頻率:
其輸出的響應(yīng)頻率取決于光電檢測器件、電子處理線路的響應(yīng)速度。當(dāng)編碼器高速旋轉(zhuǎn)時,如果其分辨率很高,那么編碼器輸出的信號頻率將會很高。
4、編碼器的分辨率:光電編碼器的分辨率是以編碼器軸轉(zhuǎn)動一周所產(chǎn)生的輸出信號基本周期數(shù)來表示的,即脈沖數(shù)/轉(zhuǎn)(PPR)。碼盤上的透光縫隙的數(shù)目就等于編碼器的分辨率,碼盤上刻的縫隙越多,編碼器的分辨率就越高。
5、編碼器的精度:
精度是一種度量在所選定的分辨率范圍內(nèi),確定任一脈沖相對另一脈沖位置的能力。精度通常用角度、角分或角秒來表示,與分辨率沒有關(guān)系
旋轉(zhuǎn)編碼器是用來測量轉(zhuǎn)速并配合PWM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)快速調(diào)速的裝置,光電式旋轉(zhuǎn)編碼器通過光電轉(zhuǎn)換,可將輸出軸的角位移、角速度等機(jī)械量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電脈沖以數(shù)字量輸出(REP)。
編碼器產(chǎn)生電信號后由數(shù)控制置CNC、可編程邏輯控制器PLC、控制系統(tǒng)等來處理。這些傳感器主要應(yīng)用在下列方面:機(jī)床、材料加工、電動機(jī)反饋系統(tǒng)以及測量和控制設(shè)備。在ELTRA編碼器中角位移的轉(zhuǎn)換采用了光電掃描原理。
讀數(shù)系統(tǒng)是基于徑向分度盤的旋轉(zhuǎn),該分度由交替的透光窗口和不透光窗口構(gòu)成的。此系統(tǒng)全部用一個紅外光源垂直照射,這樣光就把盤子上的圖像投射到接收器表面上,該接收器覆蓋著一層光柵,稱為準(zhǔn)直儀,它具有和光盤相同的窗口。接收器的工作是感受光盤轉(zhuǎn)動所產(chǎn)生的光變化,然后將光變化轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電變化。
一般地,旋轉(zhuǎn)編碼器也能得到一個速度信號,這個信號要反饋給變頻器,從而調(diào)節(jié)變頻器的輸出數(shù)據(jù)。
故障現(xiàn)象:
1、旋轉(zhuǎn)編碼器壞(無輸出)時,變頻器不能正常工作,變得運(yùn)行速度很慢,而且一會兒變頻器保護(hù),顯示“PG斷開”...聯(lián)合動作才能起作用。要使電信號上升到較高電平,并產(chǎn)生沒有任何干擾的方波脈沖,這就必須用電子電路來處理。編碼器pg接線與參數(shù)矢量變頻器與編碼器pg之間的連接方式,必須與編碼器pg的型號相對應(yīng)。
一般而言,編碼器pg型號分差動輸出、集電極開路輸出和推挽輸出三種,其信號的傳遞方式必須考慮到變頻器pg卡的接口,因此選擇合適的pg卡型號或者設(shè)置合理。
編碼器一般分為增量型與絕對型,它們存著最大的區(qū)別:在增量編碼器的情況下,
位置是從零位標(biāo)記開始計算的脈沖數(shù)量確定的,而絕對型編碼器的位置是由輸出代碼的讀數(shù)確定的。在一圈里,每個位置的輸出代碼的讀數(shù)是單一的;因此,當(dāng)電源斷開時,絕對型編碼器并不與實(shí)際的位置分離。如果電源再次接通,那么位置讀數(shù)仍是當(dāng)前的,有效的;不像增量編碼器那樣,必須去尋找零位標(biāo)記。
編碼器常見故障
1、編碼器本身故障:是指編碼器本身元器件出現(xiàn)故障,導(dǎo)致其不能產(chǎn)生和輸出正確的波形。這種情況下需更換編碼器或維修其內(nèi)部器件。
2、編碼器連接電纜故障:這種故障出現(xiàn)的幾率 最高,維修中經(jīng)常遇到,應(yīng)是優(yōu)先考慮的因素。通常為編碼器電纜斷路、短路或接觸不良,這時需更換電纜或接頭。還應(yīng)特別注意是否是由于電纜固定不緊,造成松動引起開焊或斷路,這時需卡緊電纜。
3、編碼器+5V電源下降:是指+5V電源過低, 通常不能低于4.75V,造成過低的原因是供電電源故障或電源傳送電纜阻值偏大而引起損耗,這時需檢修電源或更換電纜。
4、絕對式編碼器電池電壓下降:這種故障通常有含義明確的報警,這時需更換電池,如果參考點(diǎn)位置記憶丟失,還須執(zhí)行重回參考點(diǎn)操作。
5、編碼器電纜屏蔽線未接或脫落:這會引入干擾信號,使波形不穩(wěn)定,影響通信的準(zhǔn)確性,必須保證屏蔽線可靠的焊接及接地。
6、編碼器安裝松動:這種故障會影響位置控制 精度,造成停止和移動中位置偏差量超差,甚至剛一開機(jī)即產(chǎn)生伺服系統(tǒng)過載報警,請?zhí)貏e注意。
7、光柵污染 這會使信號輸出幅度下降,必須用脫脂棉沾無水酒精輕輕擦除油污。
編碼器的機(jī)械安裝使用:
絕對型旋轉(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。
高速端安裝:安裝于動力馬達(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)抖動須較小,不然易損壞編碼器。
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,測量較直接,精度較高,此方法一般測量長距離定位,例如各種提升設(shè)備,送料小車定位等。
輔助機(jī)械安裝:
常用的有齒輪齒條、鏈條皮帶、摩擦轉(zhuǎn)輪、收繩機(jī)械等
編碼器的接線方法
旋轉(zhuǎn)編碼器是一種光電式旋轉(zhuǎn)測量裝置,它將被測的角位移直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(高速脈沖信號)。
編碼器如以信號原理來分,有增量型編碼器,絕對型編碼器。
我們通常用的是增量型編碼器,可將旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出脈沖信號直接輸入給PLC,利用PLC的高速計數(shù)器對其脈沖信號進(jìn)行計數(shù),以獲得測量結(jié)果。不同型號的旋轉(zhuǎn)編碼器,其輸出脈沖的相數(shù)也不同,有的旋轉(zhuǎn)編碼器輸出A、B、Z三相脈沖,有的只有A、B相兩相,比較簡單的只有A相。
編碼器有5條引線,其中3條是脈沖輸出線,1條是COM端線,1條是電源線(OC門輸出型)。編碼器的電源可以是外接電源,也可直接使用PLC的DC24V電源。電源“-”端要與編碼器的COM端連接,“+ ”與編碼器的電源端連接。
編碼器的COM端與PLC輸入COM端連接,A、B、Z兩相脈沖輸出線直接與PLC的輸入端連接,A、B為相差90度的脈沖,Z相信號在編碼器旋轉(zhuǎn)一圈只有一個脈沖,通常用來做零點(diǎn)的依據(jù),連接時要注意PLC輸入的響應(yīng)時間。旋轉(zhuǎn)編碼器還有一條屏蔽線,使用時要將屏蔽線接地,提高抗干擾性。