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数控机床脉冲编码器工作原理
发布者:admin  发布时间:2016/4/21 12:36:22  点击:5168
脉冲编码器是一种光学式位置检测元件,编码盘直接装在电机的旋转轴上,以测出轴的旋转角度位置和速度变化,其输出信号为电脉冲。  这种检测方式的特点是:非接触式的,无摩擦和磨损,驱动力矩小,响应速度快。缺点是抗污染能力差,容易损坏。按其编码化方式,可分为增量式和绝对值式。
 
根据检测原理,编码器可分为光学式、磁式、感应式和电容式。根据其刻度方法及信号输出形式,可分为增量式、绝对式以及混合式三种。
1.增量式编码器工作原理
增量式旋转编码器通过内部两个光敏接受管转化其角度码盘的时序和相位关系,得到其角度码盘角度位移量增加(正方向)或减少(负方向)。
下面对增量式旋转编码器的内部工作原理
A,B两点对应两个光敏接受管,A,B两点间距为 S2 ,角度码盘的光栅间距分别为S0S1。
通过输出波形图可知每个运动周期的时序为
 
顺时针运动
逆时针运动
A B
1 1
0 1
0 0
1 0
A B
1 1
1 0
0 0
 0 1
这样通过AB相就可以知道编码器当前的旋转方向和速度。
 
2.绝对值编码器工作原理
绝对编码器光码盘上有许多道光通道刻线,每道刻线依次以2线、4线、8线、16线。。。。。。编排,这样,在编码器的每一个位置,通过读取每道刻线的通、暗,获得一组从2的零次方到2n-1次方的唯一的2进制编码(格雷码),这就称为n位绝对编码器。这样的编码器是由光电码盘的机械位置决定的,它不受停电、干扰的影响。
  绝对编码器由机械位置决定的每个位置是唯一的,它无需记忆,无需找参考点,而且不用一直计数,什么时候需要知道位置,什么时候就去读取它的位置。这样,编码器的抗干扰特性、数据的可靠性大大提高了。

从单圈绝对值编码器到多圈绝对值编码器
 
旋转单圈绝对值编码器,以转动中测量光电码盘各道刻线,以获取唯一的编码,当转动超过360度时,编码又回到原点,这样就不符合绝对编码唯一的原则,这样的编码只能用于旋转范围360度以内的测量,称为单圈绝对值编码器。
  如果要测量旋转超过360度范围,就要用到多圈绝对值编码器。
  编码器生产厂家运用钟表齿轮机械的原理,当中心码盘旋转时,通过齿轮传动另一组码盘(或多组齿轮,多组码盘),在单圈编码的基础上再增加圈数的编码,以扩大编码器的测量范围,这样的绝对编码器就称为多圈式绝对编码器,它同样是由机械位置确定编码,每个位置编码唯一不重复,而无需记忆。
  多圈编码器另一个优点是由于测量范围大,实际使用往往富裕较多,这样在安装时不必要费劲找零点,将某一中间位置作为起始点就可以了,而大大简化了安装调试难度。
 
3.编码器的信号输出类型
a)         增量式编码器的接线和输出
增量式编码器一般使用A、B、Z三相输出信号,外加+24V0V;A、B输出相位相差90度的脉冲信号,Z相每圈输出一个脉冲作为零点信号。
如单相联接,用于单方向计数,单方向测速?! ?/span>
A.B两相联接,用于正反向计数、判断正反向和测速?! ?/span>
A、B、Z三相联接,用于带参考位修正的位置测量?! ?/span>
A、A-,B、B-,Z、Z-连接,由于带有对称负信号的连接,电流对于电缆贡献的电磁场为0,衰减最小,抗干扰最佳,可传输较远的距离。
增量式编码器连接PLC上的FM350、FM450高速计数???,通过累积计算当前位置。
b)         绝对值编码器的接线和输出
绝对值编码器接线上有时钟信号C+、C-,数据信号D+、D-,外加+24V0V;数据信号发送的是二进制或者格雷码,大部分使用SSI同步串行通讯和DP通讯,传输距离短的话也有使用并行通讯的。
SSI接口(RS422模式),以两根数据线、两根时钟线连接,由接收设备向编码器发出中断的时钟脉冲,绝对的位置值由编码器与时钟脉冲同步输出至接收设备。
由接收设备发出时钟信号触发,编码器从高位(MSB)开始输出与时钟信号同步的串行信号,SSI标准的信号当不传送信号时,时钟和数据位均是高位,在时钟信号的第一个下降沿,编码器的当前值开始贮存,从时钟信号上升沿开始,T2延迟时间后,编码器数据信号开始传送.t3为恢复信号,等待下次传送。
 
 
T=0.9—11us 每个脉冲周期 n为编码器总位数
t1>0.45us   每个脉冲半周期
t20.4us  数据输出延迟时间
t3=12—35us 数据恢复(熄灭)时间
 
绝对值编码器连接PLC上的SM338???,每个??橛?/span>3个通道。
 
4. 增量式编码器和绝对值编码器的区别和应用
 
绝对值编码器可以在断电以后记忆当前位置,输出的是SSI串行通讯和DP通讯信号。增量式编码器需要开机找参考点,断电以后不能记忆当前位置。
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