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编码器的应用
 

光电编码器,是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。这是目前应用最多的传感器,光电编码器是由光栅盘和光电检测装置组成。光栅盘是在一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形孔。由于光电码盘与电动机同轴,电动机旋转时,光栅盘与电动机同速旋转,经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号,其原理示意图如图1所示;通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速。此外,为判断旋转方向,码盘还可提供相位相差90的两路脉冲信号。

  

增量旋转编码器选型注意事项
应注意三方面的参数:
1、 机械安装尺寸,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),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。

 

 

 

三、增量编码器如何使用
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5000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入端口。
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。

四、旋转编码器检测直线位移的方法
  1、使用“弹性连轴器”将旋转编码器与驱动直线位移的动力装置的主轴直接联轴。
 2、使用小型齿轮(直齿,伞齿或蜗轮蜗杆)箱与动力装置联轴。
 3、使用在直齿条上转动的齿轮来传递直线位移信息。
 4、在传动链条的链轮上获得直线位移信息。
  5、在同步带轮的同步带上获得直线位移信息。
 6、使用安装有磁性滚轮的旋转编码器在直线位移的平整钢铁材料表面获得位移信息

7、使用类似“钢皮尺”的“可回缩钢丝总成”连接旋转编码器来探测直线位移信息。
 8、使用带小型力矩电机的“可回缩钢丝总成”连接旋转编码器来探测直线位移信息。

 

五、光电编码器的应用

1、角度测量

       汽车驾驶模拟器,对方向盘旋转角度的测量选用光电编码器作为传感器。重力测量仪,采用光电编码器,把他的转轴与重力测量仪中补偿旋钮轴相连,扭转角度仪,利用编码器测量扭转角度变化,如扭转实验机、渔竿扭转钓性测试等。

    摆锤冲击实验机,利用编码器计算冲击摆角变化。

2、长度测量

计米器,利用滚轮周长来测量物体的长度和距离。拉线位移传感器,利用收卷轮周长计量物体长度距离。

联轴直测,与驱动直线位移的动力装置的主轴联轴,通过输出脉冲数计量。

介质检测,在直齿条、转动链条的链轮、同步带轮等来传递直线位移信息。

3、速度测量

线速度,通过跟仪表连接,测量生产线的线速度;角速度,通过编码器测量电机、转轴等的速度测量

4、位置测量

机床方面,记忆机床各个坐标点的坐标位置,如钻床等;

自动化控制方面,控制在某个位置进行指定动作。如电梯、提升机等

5、同步控制

通过角速度或线速度,对传动环节进行同步控制,以达到张力控制

六、编码器专用术语

1、输出脉冲数/转
旋转编码器转一圈所输出的脉冲数,对于光学式旋转编码器,通常与旋转编码器内部的光栅的槽数相同(也可在电路上使输出脉冲数增加到槽数的2倍4倍)。

2、分辨率

分辨率表示旋转编码器的主轴旋转一周,读出位置数据的最大等分数。绝对值型不以脉冲形式输出,而以代码形式表示当前主轴位置(角度)。与增量型不同,相当于增量型的“输出脉冲/转” 。

3、最大响应频率
是在1秒内能响应的最大脉冲数。例:最大响应频率为2KHz,即1秒内可响应2000个脉冲
公式如下:最大响应转速(rpm)/60×(脉冲数/转)=输出频率Hz

4、最大响应转速
响应公式如下:最大响应频率(Hz)/ (脉冲数/转)×60=轴的转速rpm

5、输出信号相位差  二相输出时,二个输出脉冲波形的相对的的时间差。

6、起动转矩
使处于静止状态的编码器轴旋转必要的力矩。一般情况下运转中的力矩要比起动力矩小。

7、轴允许负荷
表示可加在轴上的最大负荷,有径向和轴向负荷两种。径向负荷对于轴来说,是垂直方向的,受力与偏心偏角等有关;轴向负荷对轴来说,是水平方向的,受力与推拉轴的力有关。这两个力的大小影响轴的机械寿命

七、旋转编码器订货须知:

1 分辨率:与位置精度的关系

2 外观尺寸:与安装空间的关系

3 轴允许负载:与寿命、安装状况的关系

4允许最高转速:马达等驱动轴的转数与分辨率的关系

5 输出相位差:与CN机械等用的控制部分的匹配情况

6 对环境的适应性:与使用环境的关系

7 增量型、绝对值型:考虑到成本、是否需要在切断电源时能检测绝对值位置,有无计数器、抗噪音性能等

 
  

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