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從增量式編碼器到值編碼器

更新時間:2011-06-30      瀏覽次數(shù):4153
  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)備的計數(shù)脈沖,來增量地加(或減)脈沖數(shù)而測得旋轉(zhuǎn)的角度。例如,圓光柵每周刻有360條刻線,每個刻線產(chǎn)生的一個脈沖就相當(dāng)于1度,測得脈沖累計增加30個,就是正向旋轉(zhuǎn)了30度。
  
  實際上讀取這些刻線的光眼有兩個(或有四個),兩個光眼各自輸出A相與B相,用以判斷刻線是從哪個方向過來的,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,判斷脈沖的計數(shù)是增還是減,從而獲得真實的旋轉(zhuǎn)角度。
  
  在實際使用中,A相與B相的位置相差1/4個脈沖周期,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單獨的刻線,相當(dāng)于零位(Zero),也稱為Z相,用于讀取每周的起始點。
  
  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。對于一些經(jīng)濟型的編碼器,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。
  
  旋轉(zhuǎn)增量式編碼器以轉(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。實際上,工業(yè)控制由于使用的設(shè)備越來越多,干擾信號越來越多而且越來越復(fù)雜,對于增量信號更多的是干擾信號對于脈沖的多計與漏計無從判斷,造成累計誤差。
  
  解決的方法是增加外部參考點,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。
  
  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,于是就有了值編碼器的出現(xiàn)。
  
  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,在編碼器的每一個位置,通過n個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,每個位置的編碼是*、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)動中測量光碼盤各碼道刻線,以獲取*的一組編碼,當(dāng)轉(zhuǎn)動超過360度時,編碼又回到原點,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)的測量,稱為單圈式編碼器。
  
  如果要測量旋轉(zhuǎn)超過360度范圍,就要用到多圈式編碼器。
  
  早先的多圈計算,是每轉(zhuǎn)超過360度,在計數(shù)器內(nèi)增加一個圈數(shù)計數(shù)(計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,有可能漏過了計圈而編碼相差一圈,也有用編碼器內(nèi)置電池來計圈的,但電池的壽命、振動接觸、低溫失效等問題,仍然是危險的。有些電池以間隙式工作來延長壽命,但間隙式工作對于編碼器轉(zhuǎn)動的速度就有限制。這些方法,對于多圈的使用,是有很大風(fēng)險的。
  
  真實多圈值編碼器:編碼器生產(chǎn)廠家運用鐘表齒輪機械的原理,增加了一組機械齒輪組碼盤,當(dāng)中心碼盤旋轉(zhuǎn)時,通過齒輪傳動另一組齒輪碼盤(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,以擴大編碼器的測量范圍,這樣的編碼器就稱為真實多圈值編碼器,對于多圈的數(shù)值,同樣是由機械位置確定編碼,每個位置編碼*不重復(fù),而無需記憶。
  
  多圈編碼器另一個優(yōu)點是由于測量范圍大,實際使用往往富裕較多,這樣在安裝時不必要費勁找零點,將某一中間位置作為起始點就可以了,而大大簡化了安裝調(diào)試難度。
  
  過去,值齒輪組真多圈編碼器主要有歐美編碼器廠家生產(chǎn),而現(xiàn)在,上海精浦機電有限公司也已經(jīng)能夠生產(chǎn)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的值齒輪組真多圈編碼器了,實現(xiàn)了該產(chǎn)品的MadeinChina!
  
  真實多圈值編碼器在長度定位方面的優(yōu)勢明顯,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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