編碼器軸徑向負載在每個系列編碼器中;在長距離的傳輸中電壓衰減比較大,不僅輸入編碼器的電流會衰減,另外會使高電平信號降低,低電平信號增大,編碼器這樣的結(jié)果是使信號超出接收設(shè)備的極限要求,顯示信號丟失。
編碼器和計數(shù)器之間的通訊電纜必須遠離高壓線另外遵循zui短zui直接的布線原則。編碼器所有的編碼器都裝有負載軸承。
軸承的壽命取決與編碼器軸上的負載。減小編碼器軸上的負載可以確保編碼器的使用壽命,在任何情況下都要保證編碼器的軸徑向負載不要超過額定范圍。
編碼器機械方面:由于編碼器屬于高精度機電一體化設(shè)備,所以編碼器軸與用戶端輸出軸之間需要采;用彈性軟連接,以避免因用戶軸的串動、跳動而造成編碼器軸系和碼盤的損壞;安裝時注意允許的軸負載;
應(yīng)保證編碼器軸與用戶輸出軸的不同軸度<0.20mm,與軸線的偏角<1.5°;安裝時嚴禁敲擊和摔打碰撞,以免損壞軸系和碼盤;
編碼器長期使用時,定期檢查固定編碼器的螺釘是否松動(每季度一次);旋轉(zhuǎn)編碼器主要由光柵、光源、檢讀器、信號轉(zhuǎn)換電路、機械傳動等部分組成。
光柵面上刻有節(jié)距相等的輻射狀透光縫隙,相鄰兩個透光縫隙之間代表一個增量周期;編碼器分別用兩個光柵面感光。
由于兩個光柵面具有90°的相位差,因此將該輸出輸入數(shù)字加減計算器,就能以分度值來表示角度。
編碼器由圓光柵和指示光柵組成一對掃描系統(tǒng),在掃描系統(tǒng)的一側(cè)投射一束紅外光,在掃描系統(tǒng)的另一側(cè)的感光器件就可以收到掃描光信號;當(dāng)圓光柵轉(zhuǎn)動時,感光器件接收到的掃描光信號會發(fā)生變化,感光器件可以把光信號轉(zhuǎn)變成電信號并輸出給控制系統(tǒng)或儀表。
編碼器主要是由碼盤(圓光柵、指示光柵)、機體、發(fā)光器件、感光器件等部件組成。
編碼器圓光柵是由涂膜在透明材料或刻畫在金屬材料上的成放射狀的明暗相間的條紋組成的。一個相鄰條紋間距稱為一個柵節(jié),光柵整周柵節(jié)數(shù)就是編碼器的脈沖數(shù)(分辨率)。
指示光柵是一片固定不動的,但窗口條紋刻線同圓光柵條紋刻線完全相同的光柵片。
編碼器機體是裝配圓光柵,指示光柵等部件的載體。發(fā)光器件一般是紅外發(fā)光管。感光器件是高頻光敏元件;一般有硅光電池和光敏三極管。
編碼器隨著電纜長度、傳遞的脈沖頻率、及負載的增加,這種線路形式所受的影響隨之增加。
編碼器的出現(xiàn)主要是為了滿足電氣領(lǐng)域的需要-用作電動機的反饋檢測元件。
在與其它系統(tǒng)相比的基礎(chǔ)上,人們需要提高動態(tài)特性時可以采用這種編碼器。晶體管處于靜態(tài)時,輸出電壓是電源電壓,它在電路上類似于TTL邏輯,因而可以與之兼容。在有輸出時,晶體管飽和,輸出轉(zhuǎn)為0VDC的低電平,反之由零跳向正電壓。
因此要達到理想的使用效果,應(yīng)該對這些影響加以考慮。集電極開路的線路取消了上拉電阻。這種方式晶體管的集電極與編碼器電源的反饋線是互不相干的,因而可以獲得與編碼器電壓不同的電流輸出信號。
編碼器電壓輸出線路的主要局限性是因為它們使用了電阻,在晶體管關(guān)閉時表現(xiàn)出比晶體管高得多的阻抗,為克服些這缺點,在推挽式線路中額外接入了另一個晶體管,這樣無論是正方向還是零方向變換,輸出都是低阻抗。
推挽式線路提高了頻率與特性,有利于更長的線路數(shù)據(jù)傳輸,即使是高速率時也是如此。編碼器信號飽和的電平仍然保持較低,但與上述的邏輯相比,有時較高。
任何情況下推挽式線路也都可應(yīng)用于NPN或PNP線路的接收器??刹捎瞄L線驅(qū)動器線路。數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收在兩個互補的通道中進行,所以干擾受到抑制(干擾是由電纜或相鄰設(shè)備引起的)。
編碼器這種干擾可看成“共模干擾”。此外,總線驅(qū)動器的發(fā)送和接收都是以差動方式進行的,或者說互補的發(fā)送通道上是電壓的差。
因此對共模干擾它不是第三者,這種傳送方式在采用DC5V系統(tǒng)時可認為與RS422兼容;在特殊芯片時,編碼器電源可達DC24V,可以在惡劣的條件(電纜長,干擾強烈等)下使用。
編碼器差動線路用在具有正弦長線驅(qū)動器的模擬編碼器中,這時,要求信號的傳送不受干擾。像長線驅(qū)動器線路那樣,對于數(shù)字信號產(chǎn)生兩個相位相差180度的信號。
這種線路特意設(shè)置了120歐姆的特有線路阻抗,它與接收器的輸入電阻相平衡,而接收器必須有相等的負載阻抗。通常,在互補信號之間并聯(lián)連,120歐姆的終端電阻就達到了這種目的。
編碼器可在金屬圓盤上用沖床加工或腐蝕法開槽。在耐沖擊型編碼器上使用了金屬的光柵,它與金屬制的光柵相比不耐沖擊,因此在使用上請注意,不要將沖擊直接施加于編碼器上。
增量式編碼器,主要的區(qū)別在于輸出信號是正弦波模擬量信號,而不是數(shù)字量信號。它的出現(xiàn)主要是為了滿足電氣領(lǐng)域的需要-用作電動機的反饋檢測元件。在與其它系統(tǒng)相比的基礎(chǔ)上,人們需要提高動態(tài)特性時可以采用這種編碼器。
為了保證良好的編碼器控制性能,編碼器的反饋信號必須能夠提供大量的脈沖,尤其是在轉(zhuǎn)速很低的時候,采用傳統(tǒng)的增量式編碼器產(chǎn)生大量的脈沖,從許多方面來看都有問題,當(dāng)電機高速旋轉(zhuǎn)(6000rpm)時,傳輸和處理數(shù)字信號是困難的。
在這種情況下,處理給伺服電機的信號所需帶寬(例如編碼器每轉(zhuǎn)脈沖為10000)將很容易地超過MHz門限;而另一方面采用模擬信號大大減少了上述麻煩,并有能力模擬編碼器的大量脈沖。這要感謝正弦和余弦信號的內(nèi)插法,它為旋轉(zhuǎn)角度提供了計算方法。這種方法可以獲得基本正弦的高倍增加,例如可從每轉(zhuǎn)1024個正弦波編碼器中,獲得每轉(zhuǎn)超過1000,000個脈沖。接受此信號所需的帶寬只要稍許大于100KHz即已足夠。內(nèi)插倍頻需由二次系統(tǒng)完成。
編碼器通過計數(shù)設(shè)備來計算其位置,當(dāng)編碼器不動或停電時,依靠計數(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,當(dāng)來電工作時,編碼器輸出脈沖過程中,也不能有干擾而丟失脈沖,不然,計數(shù)設(shè)備計算并記憶的零點就會偏移,而且這種偏移的量是無從知道的,只有錯誤的生產(chǎn)結(jié)果出現(xiàn)后才能知道。
編碼器解決的方法是增加參考點,BEN編碼器每經(jīng)過參考點,將參考位置修正進計數(shù)設(shè)備的記憶位置。在參考點以前,是不能保證位置的準確性的。為此,在工控中就有每次操作先找參考點,開機找零等方法。
這樣的方法對有些工控項目比較麻煩,甚至不允許開機找零(開機后就要知道準確位置),于是就有了絕對編碼器的出現(xiàn)。
編碼器光碼盤上有許多道光通道刻線,每道刻線依次以2線、4線、8線、16線編排,在編碼器的每一個位置,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wei一的2進制編碼(格雷碼),這就稱為n位絕對編碼器。這樣的編碼器是由光電碼盤的機械位置決定的,它不受停電、干擾的影響。
絕對編碼器由機械位置確定編碼,它無需記憶,無需找參考點,而且不用一直計數(shù),什么時候需要知道位置,什么時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。
編碼器器到多圈絕對值編碼器。
絕對值旋轉(zhuǎn)單圈絕對值編碼器,以轉(zhuǎn)動中測量光電碼盤各道刻線,以獲取wei一的編碼,當(dāng)轉(zhuǎn)動超過360度時,編碼又回到原點,這樣就不符合絕對編碼wei一的原則,這樣的編碼只能用于旋轉(zhuǎn)范圍360度以內(nèi)的測量,稱為單圈絕對值編碼器。
測量旋轉(zhuǎn)超過360度范圍,用到多圈絕對值編碼器,編碼器生產(chǎn)運用鐘表齒輪機械原理,當(dāng)中心碼盤旋轉(zhuǎn)時,通過齒輪傳動另一組碼盤(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,以擴大編碼器的測量范圍,這樣的絕對編碼器就稱為多圈式絕對編碼器,它同樣是由機械位置確定編碼,每個位置編碼wei一不重復(fù),而無需記憶。
多圈編碼器另一個優(yōu)點是由于測量范圍大,使用往往富裕較多, 這樣在安裝時不必要費勁找零點, 將某一中間位置作為起始點就可以了,大大簡化了安裝調(diào)試難度。
編碼器軸旋轉(zhuǎn)時,有相應(yīng)的相位輸出。其旋轉(zhuǎn)方向的判別和脈沖數(shù)量的增減,需借助后部的判向電路和計數(shù)器來實現(xiàn)。其計數(shù)起點可任意設(shè)定,并可實現(xiàn)多圈的無限累加和測量。還可以把每轉(zhuǎn)發(fā)出一個脈沖的Z信號,作為參考機械零位。當(dāng)脈沖已固定,而需要提高分辨率時,可利用帶90度相位差A(yù),B的兩路信號,對原脈沖數(shù)進行倍頻。
編碼器軸旋轉(zhuǎn)器時,有與位置一一對應(yīng)的代碼(二進制,BCD碼等)輸出,從代碼大小的變更即可判別正反方向和位移所處的位置,而無需判向電路。它有一個jeu對零位代碼,當(dāng)停電或關(guān)機后再開機重新測量時,仍可準確地讀出停電或關(guān)機位置地代碼,并準確地找到零位代碼。一般情況下絕對值編碼器的測量范圍為0~360度,但特殊型號也可實現(xiàn)多圈測量。