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增量式編碼器與式編碼器的相似與區(qū)別

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詳細(xì)介紹:

增量式編碼器與式編碼器的相似與區(qū)別

增量值旋轉(zhuǎn)編碼器,也叫圓光柵、脈沖碼盤,從這些名稱可以知道,它是圓形的光柵刻線碼盤,旋轉(zhuǎn)后通過光通量的明暗變化,產(chǎn)生脈沖,通過外部設(shè)備的計(jì)數(shù)脈沖,來增量地加(或減)脈沖數(shù)而測(cè)得旋轉(zhuǎn)的角度。例如,圓光柵每周刻有360條刻線,每個(gè)刻線產(chǎn)生的一個(gè)脈沖就相當(dāng)于1度,測(cè)得脈沖累計(jì)增加30個(gè),就是正向選轉(zhuǎn)了30度。

實(shí)際上讀取這些刻線的光眼有兩個(gè)(或有四個(gè)),兩個(gè)光眼各自輸出A相于B相,用以判斷刻線是從哪個(gè)方向過來的,是A提前于B,還是B提前于A,就像人的左右眼,從而知道編碼器的旋轉(zhuǎn)方向,這樣,判斷脈沖的計(jì)數(shù)是增還是減,從而獲得真實(shí)的旋轉(zhuǎn)角度。

在實(shí)際使用中,A相與B相的位置相差1/4個(gè)脈沖周期,這樣,從正方向過來是1/4周期差,而從反方向過來就是3/4,可用于判斷旋轉(zhuǎn)方向。如果以一個(gè)脈沖周期為360度“相位”角,這樣的1/4就是90度相位差,而3/4就是270度相位差。另外,旋轉(zhuǎn)編碼器每圈還有一個(gè)單獨(dú)的刻線,相當(dāng)于零位(Zero),也稱為Z相,用于讀取每周的起始點(diǎn)。

這些圓光柵碼盤,zui早是由圓金屬片刻蝕獲得,而金屬刻蝕精度有限,轉(zhuǎn)而用玻璃鍍膜刻蝕,玻璃碼盤的精度是zui高的,但易碎。對(duì)于一些經(jīng)濟(jì)型的編碼器,也有用塑料菲林做的,近期有新技術(shù)用樹脂材料,與玻璃碼盤一樣的加工工藝,可在較高精度與穩(wěn)定性的情況下,而相比玻璃碼盤不易損壞,這可能是大工業(yè)批量化生產(chǎn)的趨勢(shì)。

旋轉(zhuǎn)增量式編碼器以轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)輸出脈沖,通過計(jì)數(shù)設(shè)備來知道其位置,當(dāng)編碼器不動(dòng)或停電時(shí),依靠計(jì)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(dòng),當(dāng)來電工作時(shí),編碼器輸出脈沖過程中,也不能有干擾而丟失脈沖,不然,計(jì)數(shù)設(shè)備記憶的零點(diǎn)就會(huì)偏移,而且這種偏移的量是無從知道的,只有錯(cuò)誤的生產(chǎn)結(jié)果出現(xiàn)后才能知道。實(shí)際上,工業(yè)控制由于使用的設(shè)備越來越多,干擾信號(hào)越來越多而且越來越復(fù)雜,對(duì)于增量信號(hào)更多的是干擾信號(hào)對(duì)于脈沖的多計(jì)與漏計(jì)無從判斷,造成累計(jì)誤差。

解決的方法是增加外部參考點(diǎn),編碼器每經(jīng)過參考點(diǎn),將參考位置修正進(jìn)計(jì)數(shù)設(shè)備的記憶位置。在參考點(diǎn)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(diǎn),開機(jī)找零等方法。

這樣的方法對(duì)有些工控項(xiàng)目比較麻煩,甚至不允許開機(jī)找零(開機(jī)后就要知道準(zhǔn)確位置),有些是連續(xù)工作而不允許經(jīng)常去找零的,于是就有了編碼器的出現(xiàn)。

增量式編碼器與式編碼器的相似與區(qū)別

編碼器光碼盤上有許多道由里至外的刻線碼道,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(gè)位置,通過n個(gè)光眼讀取每道刻線的通、暗,獲得一組從2的零次方到2的n-1次方變化的*的2進(jìn)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(jī)械位置決定的,每個(gè)位置的編碼是*、的,所以稱為值編碼器。它不受停電、干擾的影響。

值編碼器由機(jī)械位置決定的每個(gè)位置的*性,它無需記憶,無需找參考點(diǎn),而且不用一直計(jì)數(shù),什么時(shí)候需要知道位置,什么時(shí)候就可以去讀取它的位置。這樣,編碼器的抗干擾特性、數(shù)據(jù)的可靠性大大提高了。

從單圈式編碼器到多圈式編碼器

旋轉(zhuǎn)單圈值編碼器,以轉(zhuǎn)動(dòng)中測(cè)量光碼盤各碼道刻線,以獲取*的一組編碼,當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)超過360度時(shí),編碼又回到原點(diǎn),這樣就不符合編碼*的原則,這樣的編碼器只能用于旋轉(zhuǎn)范圍360度以內(nèi)的測(cè)量,稱為單圈式編碼器。

如果要測(cè)量旋轉(zhuǎn)超過360度范圍,就要用到多圈式編碼器。

早先的多圈計(jì)算,是每轉(zhuǎn)超過360度,在計(jì)數(shù)器內(nèi)增加一個(gè)圈數(shù)計(jì)數(shù)(計(jì)圈的方法類似于增量編碼器),但這種方法在編碼器如停在360度附近停電或受干擾就很危險(xiǎn),有可能漏過了計(jì)圈而編碼相差一圈,也有用編碼器內(nèi)置電池來計(jì)圈的,但電池的壽命、振動(dòng)接觸、低溫失效等問題,仍然是危險(xiǎn)的。有些電池以間隙式工作來延長(zhǎng)壽命,但間隙式工作對(duì)于編碼器轉(zhuǎn)動(dòng)的速度就有限制。這些方法,對(duì)于多圈的使用,是有很大風(fēng)險(xiǎn)的。

真實(shí)多圈值編碼器:編碼器生產(chǎn)廠家運(yùn)用鐘表齒輪機(jī)械的原理,增加了一組機(jī)械齒輪組碼盤,當(dāng)中心碼盤旋轉(zhuǎn)時(shí),通過齒輪傳動(dòng)另一組齒輪碼盤(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(kuò)大編碼器的測(cè)量范圍,這樣的編碼器就稱為真實(shí)多圈值編碼器,對(duì)于多圈的數(shù)值,同樣是由機(jī)械位置確定編碼,每個(gè)位置編碼*不重復(fù),而無需記憶。

多圈編碼器另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是由于測(cè)量范圍大,實(shí)際使用往往富裕較多,這樣在安裝時(shí)不必要費(fèi)勁找零點(diǎn),將某一中間位置作為起始點(diǎn)就可以了,而大大簡(jiǎn)化了安裝調(diào)試難度。

真實(shí)多圈值編碼器在長(zhǎng)度定位方面的優(yōu)勢(shì)明顯,尤其是可靠性方面*,已經(jīng)越來越多地應(yīng)用于工控定位中。

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