一、編碼器的分類
根據檢測原理,編碼器可分為光學式、磁式、感應式和電容式,根據其刻度方法及訊號輸出形式,可分為增量式、絕對式以及混合式三種。
1、增量式編碼器增量式編碼器是直接利用光電轉換原理輸出三組方波脈衝a、b和z相;a、b兩組脈衝相位差90。,從而可方便的判斷出旋轉方向,而z相為每轉乙個脈衝,用於基準點定位。它的優點是原理構造簡單,機械平均壽命可在幾萬小時以上,抗干擾能力強,可靠性高,適合於長距離傳輸。其缺點是無法輸出軸轉動的絕對位置資訊。
2、絕對式編碼器絕對式編碼器是直接輸出數字的感測器,在它的圓形碼盤上沿徑向有若干同心碼盤,每條道上有透光和不透光的扇形區相間組成,相鄰碼道的扇區數目是雙倍關係,碼盤上的碼道數是它的二進位制數碼的位數,在碼盤的一側是光源,另一側對應每一碼道有一光敏元件,當碼盤處於不同位置時,各光敏元件根據受光照與否轉換出相應的電平訊號,形成二進位制數。這種編碼器的特點是不要計數器,在轉軸的任意位置都可讀書乙個固定的與位置相對應的數字碼。顯然,碼道數越多精度越大。目前國內已有16位的絕對編碼器產品。
3、混合式絕對編碼器混合式絕對編碼器,它輸出兩組資訊,一組資訊用於檢測磁極位置,帶有絕對資訊功能;另一組則完全同增量式編碼器的輸出資訊。
二、abi(abz)訊號和uvw訊號
1、abi訊號
如上圖,編碼器輸出三組方波脈衝a、b和i相;a、b兩組脈衝相位差90度,根據誰先出現可以方便的判斷旋轉方向。而z相為每轉一圈輸出乙個脈衝,用於基準點定位。
2、uvw訊號
編碼器還可以輸出uvw訊號來表示電機的位置變化,主要用於無刷直流電機的驅動。
3、pwm訊號
編碼器還可以輸出pwm訊號,改變pwm的占空比來表示編碼器的絕對位置。
還可以在pwm訊號上加上通訊資訊,傳遞給微控制器:
如上圖,把pwm的乙個週期分為4119份,12份用來表示開始,4份用來傳遞錯誤資訊,4095份用來傳遞位置資訊,8份用來表示結束。
編碼器如以訊號原理來分,有增量型編碼器,絕對型編碼器。 增量型編碼器(旋轉型)
工作原理:
由乙個中心有軸的光電碼盤,其上有環形通、暗的刻線,有光電發射和接收器件讀取,獲得四組正弦波訊號組合成a、b、c、d,每個正弦波相差90度相位差(相對於乙個周波為360度),將c、d訊號反向
,疊加在a、b兩相上,可增強穩定訊號;另每轉輸出乙個z相脈衝以代表零位參考位。
由於a、b兩相相差90度,可通過比較a相在前還是b相在前,以判別編碼器的正轉與反轉,通過零位脈衝,可獲得編碼器的零位參考位。
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,其熱穩定性好,精度高,金屬碼盤直接以通和不通刻線,不易碎,但由於金屬有一定的厚度,精度就有限制,其熱穩定性就要比玻璃的差乙個數量級,塑料碼盤是經濟型的,其成本低,但精度、熱穩定性、壽命均要差一些。
解析度—編碼器以每旋轉360度提供多少的通或暗刻線稱為解析度,也稱解析分度、或直接稱多少線,一般在每轉分度5~10000線。
訊號輸出:
訊號輸出有正弦波(電流或電壓),方波(ttl、htl),集電極開路(pnp、npn),推拉式多種形式,其中ttl為長線差分驅動(對稱a,a-;b,b-;z,z-),htl也稱推拉式、推挽式輸出,編碼器的訊號接收裝置介面應與編碼器對應。
訊號連線—編碼器的脈衝訊號一般連線計數器、plc、計算機,plc和計算機連線的模組有低速模組與高速模組之分,開關頻率有低有高。
如單相聯接,用於單方向計數,單方向測速。
a.b兩相聯接,用於正反向計數、判斷正反向和測速。
a、b、z三相聯接,用於帶參考位修正的位置測量。
a、a-,b、b-,z、z-連線,由於帶有對稱負訊號的連線,電流對於電纜貢獻的電磁場為0,衰減最小,抗干擾最佳,可傳輸較遠的距離。
對於ttl的帶有對稱負訊號輸出的編碼器,訊號傳輸距離可達150公尺。
對於htl的帶有對稱負訊號輸出的編碼器,訊號傳輸距離可達300公尺。
增量式編碼器的問題:
增量型編碼器存在零點累計誤差,抗干擾較差,接收裝置的停機需斷電記憶,開機應找零或參考位等問題,這些問題如選用絕對型編碼器可以解決。
增量型編碼器的一般應用:
測速,測轉動方向,測移動角度、距離(相對)。
絕對型編碼器(旋轉型)
絕對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,這樣,在編碼器的每乙個位置,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次方的唯一的2進製編碼(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決定的每個位置是唯一的,它無需記憶,無需找參考點,而且不用一直計數,什麼時候需要知道位置,什麼時候就去讀取它的位置。這樣,編碼器的抗干擾特性、資料的可靠性大大提高了。
從單圈絕對值編碼器到多圈絕對值編碼器
旋轉單圈絕對值編碼器,以轉動中測量光電碼盤各道刻線,以獲取唯一的編碼,當轉動超過360度時,編碼又回到原點,這樣就不符合絕對編碼唯一的原則,這樣的編碼只能用於旋轉範圍360度以內的測量,稱為單圈絕對值編碼器。
如果要測量旋轉超過360度範圍,就要用到多圈絕對值編碼器
編碼器生產廠家運用鐘錶齒輪機械的原理,當中心碼盤旋轉時,通過齒輪傳動另一組碼盤(或多組齒輪,多組碼盤),在單圈編碼的基礎上再增加圈數的編碼,以擴大編碼器的測量範圍,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,每個位置編碼唯一不重複,而無需記憶。
多圈編碼器另乙個優點是由於測量範圍大,實際使用往往富裕較多, 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,而大大簡化了安裝除錯難度
增量式編碼器和絕對式編碼器
根據其刻度方法及訊號輸出形式,可分為增量式 絕對式以及混合式三種。1 增量式編碼器 增量式編碼器是直接利用光電轉換原理輸出三組方波脈衝a b和z相 a b兩組脈衝相位差90。從而可方便的判斷出旋轉方向,而z相為每轉乙個脈衝,用於基準點定位。它的優點是原理構造簡單,機械平均壽命可在幾萬小時以上,抗干擾...
光電式絕對編碼器
絕對編碼器 光電式絕對編碼器的碼盤如圖12.3.1所示,它是在一塊圓形玻璃上採用腐蝕工藝刻有透光和不透光的碼形,其中黑的區域為不透光區,用 0 表示 白的區域為透光區,用 1 表示,如此,在任意角度都有對應的二進位制編碼。碼盤分成四個碼道,每一條碼道對應乙個光電器件,並沿碼盤的徑向排列。當碼盤處於不...
增量式編碼器
增量式編碼器通過內部兩個光敏接受管轉化其角度碼盤的時序和相位關係,得到其角度位移量,進而判斷速度和位置,主要應用在電機控制時的位置和速度檢測方面,原理比較簡單。編碼器以每旋轉360度提供多少的通或暗刻線稱為解析度,也稱解析分度 或直接稱多少線,一般在每轉分度5 10000線 ppr 其a b兩相相差...