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伺服電機(jī)上都會(huì)使用哪些旋轉(zhuǎn)編碼器呢?

時(shí)間:2020-07-30 14:37:18來(lái)源:中國(guó)傳動(dòng)網(wǎng)

導(dǎo)語(yǔ):?伺服電機(jī)上都會(huì)使用哪些旋轉(zhuǎn)編碼器呢?小編給大家總結(jié)如下:

1、增量型編碼器

除了普通編碼器的ABZ信號(hào)外,增量型伺服編碼器還有UVW信號(hào),目前國(guó)產(chǎn)和早期的進(jìn)口伺服大都采用這樣的形式,線(xiàn)比較多。

2、絕對(duì)值型伺服電機(jī)編碼器

增量式編碼器以轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)輸出脈沖,通過(guò)計(jì)數(shù)設(shè)備來(lái)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(lái)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(lái)電工作時(shí),編碼器輸出脈沖過(guò)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(wú)從知道的,只有錯(cuò)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(diǎn),編碼器每經(jīng)過(guò)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(kāi)機(jī)找零等方法。

比如,打印機(jī)掃描儀的定位就是用的增量式編碼器原理,每次開(kāi)機(jī),我們都能聽(tīng)到噼哩啪啦的一陣響,它在找參考零點(diǎn),然后才工作。

這樣的方法對(duì)有些工控項(xiàng)目比較麻煩,甚至不允許開(kāi)機(jī)找零(開(kāi)機(jī)后就要知道準(zhǔn)確位置),于是就有了絕對(duì)編碼器的出現(xiàn)。

絕對(duì)型旋轉(zhuǎn)光電編碼器,因其每一個(gè)位置絕對(duì)唯一、抗干擾、無(wú)需掉電記憶,已經(jīng)越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于各種工業(yè)系統(tǒng)中的角度、長(zhǎng)度測(cè)量和定位控制。

絕對(duì)編碼器光碼盤(pán)上有許多道刻線(xiàn),每道刻線(xiàn)依次以2線(xiàn)、4線(xiàn)、8線(xiàn)、16線(xiàn)。。。。。。編排,這樣,在編碼器的每一個(gè)位置,通過(guò)讀取每道刻線(xiàn)的通、暗,獲得一組從2的零次方到2n-1次方的唯一的2進(jìn)制編碼(格雷),這就稱(chēng)為n位絕對(duì)編碼器。這樣的編碼器是由碼盤(pán)的機(jī)械位置決定的,它不受停電、干擾的影響。

絕對(duì)編碼器由機(jī)械位置決定的每個(gè)位置的唯一性,它無(wú)需記憶,無(wú)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。

由于絕對(duì)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(lái)越多地應(yīng)用于伺服電機(jī)上。絕對(duì)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(hào)必須確保連接很好,對(duì)于較復(fù)雜工況還要隔離,連接電纜芯數(shù)多,由此帶來(lái)諸多不便和降低可靠性,因此,絕對(duì)編碼器在多位數(shù)輸出型,一般均選用串行輸出或總線(xiàn)型輸出,德國(guó)生產(chǎn)的絕對(duì)型編碼器串行輸出最常用的是SSI(同步串行輸出)。

從單圈絕對(duì)式編碼器到多圈絕對(duì)式編碼器 旋轉(zhuǎn)單圈絕對(duì)式編碼器,以轉(zhuǎn)動(dòng)中測(cè)量光碼盤(pán)各道刻線(xiàn),以獲取唯一的編碼,當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)超過(guò)360度時(shí),編碼又回到原點(diǎn),這樣就不符合絕對(duì)編碼唯一的原則,這樣的編碼器只能用于旋轉(zhuǎn)范圍360度以?xún)?nèi)的測(cè)量,稱(chēng)為單圈絕對(duì)式編碼器。如果要測(cè)量旋轉(zhuǎn)超過(guò)360度范圍,就要用到多圈絕對(duì)式編碼器。 

編碼器生產(chǎn)廠(chǎng)家運(yùn)用鐘表齒輪機(jī)械的原理,當(dāng)中心碼盤(pán)旋轉(zhuǎn)時(shí),通過(guò)齒輪傳動(dòng)另一組碼盤(pán)(或多組齒輪,多組碼盤(pán)),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,這樣的絕對(duì)編碼器就稱(chēng)為多圈式絕對(duì)編碼器,它同樣是由機(jī)械位置確定編碼,每個(gè)位置編碼唯一不重復(fù),而無(wú)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。多圈式絕對(duì)編碼器在長(zhǎng)度定位方面的優(yōu)勢(shì)明顯,目前歐洲新出來(lái)的伺服電機(jī)基本上都采用多圈絕對(duì)值型編碼器。

3、正余弦伺服電機(jī)編碼器

由一個(gè)中心有軸的光電碼盤(pán),其上有環(huán)形通、暗的刻線(xiàn),有光電發(fā)射和接收器件讀取,獲得四組正弦波信號(hào)組合成A、BCD,每個(gè)正弦波相差90度相位差(相對(duì)于一個(gè)周波為360度),將CD信號(hào)反向,疊加在A、B兩相上,可增強(qiáng)穩(wěn)定信號(hào);另每轉(zhuǎn)輸出一個(gè)Z相脈沖以代表零位參考位。

普通的正余弦編碼器具備一對(duì)正交的sin,cos 1Vp-p信號(hào),相當(dāng)于方波信號(hào)的增量式編碼器的AB正交信號(hào),每圈會(huì)重復(fù)許許多多個(gè)信號(hào)周期,比如2048等;以及一個(gè)窄幅的對(duì)稱(chēng)三角波Index信號(hào),相當(dāng)于增量式編碼器的Z信號(hào),一圈一般出現(xiàn)一個(gè);這種正余弦編碼器實(shí)質(zhì)上也是一種增量式編碼器。另一種正余弦編碼器除了具備上述正交的sin、cos信號(hào)外,還具備一對(duì)一圈只出現(xiàn)一個(gè)信號(hào)周期的相互正交的1Vp-p的正弦型C、D信號(hào),如果以C信號(hào)為sin,則D信號(hào)為cos,通過(guò)sin、cos信號(hào)的高倍率細(xì)分技術(shù),不僅可以使正余弦編碼器獲得比原始信號(hào)周期更為細(xì)密的名義檢測(cè)分辨率,比如2048線(xiàn)的正余弦編碼器經(jīng)2048細(xì)分后,就可以達(dá)到每轉(zhuǎn)400多萬(wàn)線(xiàn)的名義檢測(cè)分辨率,當(dāng)前很多歐美伺服廠(chǎng)家都提供這類(lèi)高分辨率的伺服系統(tǒng),而國(guó)內(nèi)廠(chǎng)家尚不多見(jiàn);此外帶C、D信號(hào)的正余弦編碼器的C、D信號(hào)經(jīng)過(guò)細(xì)分后,還可以提供較高的每轉(zhuǎn)絕對(duì)位置信息,比如每轉(zhuǎn)2048個(gè)絕對(duì)位置,因此帶CD信號(hào)的正余弦編碼器可以視作一種模擬式的單圈絕對(duì)編碼器。

正余弦伺服電機(jī)編碼器的優(yōu)點(diǎn)是不用采用高頻率的通訊即可讓伺服驅(qū)動(dòng)器獲得高精度的細(xì)分,這樣降低了硬件要求,同是由于有單圈角度信號(hào),可以讓伺服電機(jī)啟動(dòng)平穩(wěn),啟動(dòng)力矩大。

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