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庫(kù)伯勒KUBLER增量式編碼器詳細(xì)分析介紹
閱讀：2101 發(fā)布時(shí)間：2019-7-22庫(kù)伯勒KUBLER增量式編碼器詳細(xì)分析介紹
1、庫(kù)伯勒KUBLER增量式編碼器工作原理
庫(kù)伯勒KUBLER增量式旋轉(zhuǎn)編碼器通過(guò)兩個(gè)光敏接收管來(lái)轉(zhuǎn)化角度碼盤的時(shí)序和相位關(guān)系,得到角度碼盤角度位移量的增加(正方向)或減少(負(fù)方向)。
庫(kù)伯勒KUBLER 增量式旋轉(zhuǎn)編碼器的工作原理如下圖所示。
圖中A、B兩點(diǎn)的間距為S2 ,分別對(duì)應(yīng)兩個(gè)光敏接收管,角度碼盤的光柵間距分別為S0和S1。
當(dāng)角度碼盤勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),可知輸出波形圖中的S0 : S1 : S2比值與實(shí)際圖的S0 : S1 : S2比值相同，同理，當(dāng)角度碼盤變速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),輸出波形圖中的S0 : S1 : S2比值與實(shí)際圖的S0 : S1 : S2比值仍相同。
通過(guò)輸出波形圖可知每個(gè)運(yùn)動(dòng)周期的時(shí)序?yàn)?
我們把當(dāng)前的A、B輸出值保存起來(lái),與下一-個(gè)到來(lái)的A、B輸出值做比較,就可以得出角度碼盤轉(zhuǎn)動(dòng)的方向，
如果光柵格S0等于FS1時(shí),也就是S0和S1弧度夾角相同,且S2等于S0的1/2 ,那么可得到此次角度碼盤運(yùn)動(dòng)位移角度為S0弧度夾角的1/2 ,再除以所用的時(shí)間,就得到此次角度碼盤運(yùn)動(dòng)的角速度。
S0等于S1時(shí),且S2等于S0的1/2時(shí), 1/4個(gè)運(yùn)動(dòng)周期就可以得到運(yùn)動(dòng)方向位和位移角度,如果S0不等于S1 , S2不等于S0的1/2 ,那么要1個(gè)運(yùn)動(dòng)周期才可以得到運(yùn)動(dòng)方向位和位移角度了。
我們常用的鼠標(biāo)的滾輪也是這個(gè)原理，
實(shí)際使用的增量式編碼器輸出三組方波脈沖A、B和Z (有的叫C相)相。A、B兩組脈沖相位差90° ,可以判斷出旋轉(zhuǎn)方向和旋轉(zhuǎn)速度。而Z相脈沖又叫做零位脈沖(有時(shí)也叫索引脈沖) , 為每轉(zhuǎn)-周輸出一個(gè)脈沖, Z相脈沖代表零位參考位,通過(guò)零位脈沖,可獲得編碼器的零位參考位,專門用于基準(zhǔn)點(diǎn)定位,如下圖所示
庫(kù)伯勒KUBLER增量式編碼器轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí),有相應(yīng)的脈沖輸出,其計(jì)數(shù)起點(diǎn)可以任意設(shè)定,可實(shí)現(xiàn)多圈無(wú)限累加和測(cè)量。編碼器軸轉(zhuǎn)動(dòng)一圈會(huì)輸出固定的脈沖數(shù),脈沖數(shù)由編碼器碼盤上面的光柵的線數(shù)所決定,編碼器以每旋轉(zhuǎn)360度提供多少通或暗的刻線稱為分辨率,也稱解析分度、或稱作多少線,一般在每轉(zhuǎn)5 ~10000線,當(dāng)需要提高分辯率時(shí),可利用90度相位差的A、B兩路信號(hào)進(jìn)行倍頻或者更換高分辯率編碼器。
庫(kù)伯勒KUBLER 增量型編碼器精度取決于機(jī)械和電的因素，這些因素有 : 光柵分度誤差、光盤偏心、 軸承偏心、電子讀數(shù)裝置引入的誤差以及光學(xué)部分的不性,誤差存在于任何編碼器中。
庫(kù)伯勒KUBLER 編碼器的信號(hào)輸出有正弦波(電流或電壓)、方波(TTL、 HTL )等多種形式。并且都可以用差分驅(qū)動(dòng)方式，含有對(duì)稱的A+/A-、B+/B-、 Z+/Z-三相信號(hào),由于帶有對(duì)稱負(fù)信號(hào)的連接,電流對(duì)于電纜貢獻(xiàn)的電磁場(chǎng)為0 ,信號(hào)穩(wěn)定衰減小，抗干擾*佳,可傳輸較遠(yuǎn)的距離,例如:對(duì)于TTL的帶有對(duì)稱負(fù)信號(hào)輸出的編碼器，信號(hào)傳輸距離可達(dá)150米。對(duì)于HTL的帶有對(duì)稱負(fù)信號(hào)輸出的編碼器,信號(hào)傳輸距離可達(dá)300米。
2、庫(kù)伯勒KUBLER增量式編碼器的分類
1 )單通道增量式編碼器內(nèi)部只有一對(duì)光電耦合器,只能產(chǎn)生- -個(gè)脈沖序列。
2 ) AB相編碼器內(nèi)部有兩對(duì)光電耦合器,輸出相位差為90°的兩組脈沖序列。 正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)時(shí)兩路脈沖的超前、滯后關(guān)系剛好相反。由下圖可知,在B相脈沖的上升沿,正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)時(shí)A相脈沖的電平高低剛好相反,因此使用AB相編碼器, PLC可以很容易地識(shí)別出轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的方向。
需要增加測(cè)量的精度時(shí),可以采用4倍頻方式,即分別在A、B相波形的上升沿和下降沿計(jì)數(shù),分辨率可以提高4倍,但是被測(cè)信號(hào)的高頻率相應(yīng)降低。
3 )三通道增量式編碼器內(nèi)部除了有雙通道增量式編碼器的兩對(duì)光電耦臺(tái)器外,在脈沖碼盤的另外一個(gè)通道有1個(gè)透光段,每轉(zhuǎn)1圈,輸出1個(gè)脈沖,該脈沖稱為Z相零位脈沖,用做系統(tǒng)清零信號(hào)，或坐標(biāo)的原點(diǎn) ,以減少測(cè)量的積累誤差。
3、編碼器的選型
首先根據(jù)測(cè)量要求選擇編碼器的類型,增量式編碼器每轉(zhuǎn)發(fā)出的脈沖數(shù)等J它的光柵的線數(shù)。在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)轉(zhuǎn)速測(cè)量或定位的度要求,和編碼器的轉(zhuǎn)速,來(lái)確定編碼器的線數(shù)。編碼器安裝在電動(dòng)機(jī)軸上,或安裝在減速后的某個(gè)轉(zhuǎn)軸上,編碼器的轉(zhuǎn)速有很大的區(qū)別。還應(yīng)考慮它發(fā)出的脈沖的高頻率是否在PLC的高速計(jì)數(shù)器允許的范圍內(nèi)。更多關(guān)于增量式編碼器工作原理圖解,點(diǎn)擊增量式編碼器I作原理了解更多。
庫(kù)伯勒KUBLER旋轉(zhuǎn)編碼器是由光柵盤(又叫分度碼盤)和光電檢測(cè)裝置(又叫接收器)組成。光柵盤是在一定直徑的圓板上等分地開(kāi)通若千個(gè)長(zhǎng)方形孔。由于光柵盤與電機(jī)同軸,電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，光柵盤與電機(jī)同速旋轉(zhuǎn),發(fā)光垂直照射光柵盤,把光柵盤圖像投射到由光敏元件構(gòu)成的光電檢測(cè)裝置( 接收器)上,光柵盤轉(zhuǎn)動(dòng)所產(chǎn)生的光變化經(jīng)轉(zhuǎn)換后以相應(yīng)的脈沖信號(hào)的變化輸出。
庫(kù)伯勒KUBLER編碼器碼盤的材料有玻璃、金屬、塑料等。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)定性也比玻璃的差-一個(gè)數(shù)量級(jí)。 塑料碼盤成本低廉,但精度、熱穩(wěn)定性、壽命均要差一些。
庫(kù)伯勒KUBLER編碼器以信號(hào)原理來(lái)分,有增量式編碼器( SPC )和式編碼器( APC) , 顧名思義,式編碼器可以記錄編碼器在一個(gè)坐標(biāo)系上的位置,而增量式編碼器可以輸出編碼器從預(yù)定義的起始位置發(fā)生的增量變化。增量式編碼器需要使用額外的電子設(shè)備(通常是PLC、計(jì)數(shù)器或變頻器)以進(jìn)行脈沖計(jì)數(shù),并將脈沖數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為速度或運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù),而式編碼器可產(chǎn)生能夠識(shí)別位置的數(shù)字信號(hào)。綜上所述,增量式編碼器通常更適用于低性能的簡(jiǎn)單應(yīng)用,而式編碼器則是更為復(fù)雜的關(guān)鍵應(yīng)用的*佳選擇-這些應(yīng)用具有更高的速度和位置控制要求。輸出類型取決于具體應(yīng)用。