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KUBLER庫伯勒旋轉(zhuǎn)編碼器簡介
閱讀:1096 發(fā)布時間:2018-1-12德國KUBLER庫伯勒旋轉(zhuǎn)編碼器是用來測量轉(zhuǎn)速并配合PWM技術(shù)可以實現(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、角速度等機械量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電脈沖以數(shù)字量輸出(REP)。
德國KUBLER庫伯勒旋轉(zhuǎn)編碼器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A/B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。
德國KUBLER庫伯勒旋轉(zhuǎn)編碼器的工作原理:
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。由于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(zhuǎn)與反轉(zhuǎn),通過零位脈沖,可獲得編碼器的零位參考位。
德國KUBLER庫伯勒旋轉(zhuǎn)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數(shù)量級,塑料碼盤是經(jīng)濟型的,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5~10000線。
德國KUBLER庫伯勒旋轉(zhuǎn)編碼器的信號輸出:
信號輸出有正弦波(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(qū)動(對稱A,A-;B,B-;Z,Z-),HTL也稱推拉式、推挽式輸出,編碼器的信號接收設(shè)備接口應(yīng)與編碼器對應(yīng)。
信號連接—編碼器的脈沖信號一般連接計數(shù)器、PLC、計算機,PLC和計算機連接的模塊有低速模塊與高速模塊之分,開關(guān)頻率有低有高。
如單相聯(lián)接,用于單方向計數(shù),單方向測速。
A.B兩相聯(lián)接,用于正反向計數(shù)、判斷正反向和測速。
A、B、Z三相聯(lián)接,用于帶參考位修正的位置測量。
A、A-,B、B-,Z、Z-連接,由于帶有對稱負信號的連接,在后續(xù)的差分輸入電路中,將共模噪聲抑制,只取有用的差模信號,因此其抗干擾能力強,可傳輸較遠的距離。
對于TTL的帶有對稱負信號輸出的編碼器,信號傳輸距離可達150米。
旋轉(zhuǎn)編碼器由精密器件構(gòu)成,故當(dāng)受到較大的沖擊時,可能會損壞內(nèi)部功能,使用上應(yīng)充分注意。
德國KUBLER庫伯勒旋轉(zhuǎn)編碼器的原理特點:
旋轉(zhuǎn)編碼器是集光機電技術(shù)于一體的速度位移傳感器。
增量式
增量式編碼器軸旋轉(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。
值
值編碼器軸旋轉(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。它有一個零位代碼,當(dāng)停電或關(guān)機后再開機重新測量時,仍可準(zhǔn)確地讀出停電或關(guān)機位置地代碼,并準(zhǔn)確地找到零位代碼。一般情況下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。
正弦波
正弦波編碼器也屬于增量式編碼器,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。
為了保證良好的電機控制性能,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。
德國KUBLER庫伯勒旋轉(zhuǎn)編碼器以轉(zhuǎn)動時輸出脈沖,通過計數(shù)設(shè)備來知道其位置,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。
解決的方法是增加參考點,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(zhǔn)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。
比如,打印機掃描儀的定位就是用的增量式編碼器原理,每次開機,我們都能聽到噼哩啪啦的一陣響,它在找參考零點,然后才工作。
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(zhǔn)確位置),于是就有了編碼器的出現(xiàn)。
德國KUBLER庫伯勒旋轉(zhuǎn)編碼器,因其每一個位置*、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。
編碼器光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*的2進制編碼(格雷碼),這就稱為n位編碼器。這樣的編碼器是由碼盤的機械位置決定的,它不受停電、干擾的影響。
編碼器由機械位置決定的每個位置的*性,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。
由于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)用于工控定位中。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,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)的型編碼器串行輸出zui常用的是SSI(同步串行輸出)。
德國KUBLER庫伯勒旋轉(zhuǎn)編碼器的注意事項:
安裝
安裝時不要給軸施加直接的沖擊。
德國KUBLER庫伯勒旋轉(zhuǎn)編碼器軸與機器的連接,應(yīng)使用柔性連接器。在軸上裝連接器時,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荷還大的負荷,或造成撥芯現(xiàn)象,因此,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。如軸承負荷比規(guī)定荷重小,可大大延長軸承壽命。
不要將旋轉(zhuǎn)編碼器進行拆解,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、油中,表面有水、油時應(yīng)擦拭干凈。
振動
加在德國KUBLER庫伯勒旋轉(zhuǎn)編碼器上的振動,往往會成為誤脈沖發(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,越易受到振動的影響。在低速旋轉(zhuǎn)或停止時,加在軸或本體上的振動使旋轉(zhuǎn)槽圓盤抖動,可能會發(fā)生誤脈沖。
關(guān)于配線和連接
誤配線,可能會損壞內(nèi)部回路,故在配線時應(yīng)充分注意:
配線應(yīng)在電源OFF狀態(tài)下進行,電源接通時,若輸出線接觸電源,則有時會損壞輸出回路。
若配線錯誤,則有時會損壞內(nèi)部回路,所以配線時應(yīng)充分注意電源的極性等。
若和高壓線、動力線并行配線,則有時會受到感應(yīng)造成誤動作成損壞,所以要分離開另行配線。
延長電線時,應(yīng)在10m以下。并且由于電線的分布容量,波形的上升、下降時間會較長,有問題時,采用施密特回路等對波形進行整形。
為了避免感應(yīng)噪聲等,要盡量用zui短距離配線。向集成電路輸入時,特別需要注意。
電線延長時,因?qū)w電阻及線間電容的影響,波形的上升、下降時間加長,容易產(chǎn)生信號間的干擾(串音),因此應(yīng)用電阻小、線間電容低的電線(雙絞線、屏蔽線)。
對于HTL的帶有對稱負信號輸出的編碼器,信號傳輸距離可達300米。