编码器工作原理精选.doc
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1、编码器工作原理 篇一:编码器工作原理 编码器工作原理,光电编码器的工作原 理分析 编码器工作原理,光电编码器的工作原理分析 编码器工作原理 绝对脉冲编码器:APC 增量脉冲编码器:SPC 两者一般都应用于速度操纵或位置操纵系统的检测元件. 旋转编码器是用来测量转速的装置。它分为单路输出和双路输出两种。技术参数主要有每转脉冲数(几十个到几千个都有),和供电电压等。单路输出是指旋转编码器的输出是一组脉冲,而双路输出的旋转编码器输出两组相位差90度的脉冲,通过这两组脉冲不仅可以测量转速,还可以推断旋转的方向。 增量型编码器与绝对型编码器的区分 编码器如以信号原理来分,有增量型编码器,绝对型编码器。
2、增量型编码器 (旋转型) 工作原理: 由一个中心有轴的光电码盘,其上有环形通、暗的刻线,有光电发射和接收器件读取,获得四组正弦波信号组合成A、B、C、D,每个正弦波相差90度相位差(相关于一个周波为360度),将C、D信号反向,叠加在A、B两相上,可加强稳定信号;另每转输出一个Z相脉冲以代表零位参考位。 由于A、B两相相差90度,可通过比较A相在前仍然B相在前,以判别编码器的正转与反转,通过 零位脉冲,可获得编码器的零位参考位。 编码器码盘的材料有玻璃、金属、塑料,玻璃码盘是在玻璃上堆积特别薄的刻线,其热稳定性好,精度高,金属码盘直截了当以通和不通刻线,不易碎,但由于金属有一定的厚度,精度就有
3、限制,其热稳定性就要比玻璃的差一个数量级,塑料码盘是经济型的,其本钱低,但精度、热稳定性、寿命均要差一些。 分辨率编码器以每旋转360度提供多少的通或暗刻线称为分辨率,也称解析分度、或直截了当称多少线,一般在每转分度510000线。 信号输出: 信号输出有正弦波(电流或电压),方波(TTL、HTL),集电极开路(PNP、NPN),推拉式多种方式,其中TTL为长线差分驱动(对称A,A-;B,B-;Z,Z-),HTL也称推拉式、推挽式输出,编码器的信号接收设 备接口应与编码器对应。 信号连接编码器的脉冲信号一般连接计数器、PLC、计算机,PLC和计算机连接的模块有低速模块 与高速模块之分,开关频率
4、有低有高。 如单相联接,用于单方向计数,单方向测速。 A.B两相联接,用于正反向计数、推断正反向和测速。 A、B、Z三相联接,用于带参考位修正的位置测量。 A、A-,B、B-,Z、Z-连接,由于带有对称负信号的连接,电流关于电缆奉献的电磁场为0,衰减最 小,抗干扰最正确,可传输较远的间隔。 关于TTL的带有对称负信号输出的编码器,信号传输间隔可达150米。 关于HTL的带有对称负信号输出的编码器,信号传输间隔可达300米。 编码器的定义与功能: 在数字系统里,常常需要将某一信息(输入)变换为某一特定的代码(输出)。把二进制码按一定的规律编排,例如8421码、格雷码等,使每组代码具有一特定的含义
5、(代表某个数字或操纵信号)称为编码。具有编码功能的逻辑电路称为编码器。编码器有假设干个输入,在某一时刻只有一个输入信号被转换成为二进制码。假设一个编码器有N个输入端和n个输出端,那么输出端与输入端之间应满足关系N2n。 例如8线3线编码器和10线4线编码器分别有8输入、3位二进制码输出和10输入、4位二进制码输出。 1.4线2线编码器 下面分析4输入、2位二进制输出的编码器的工作原理。4线2线编码器的功能如表5.2.1所示。 按照逻辑表达式画出逻辑图如图5.2.1所示。该逻辑电路可以实现如表5.2.1所示的功能,即当I0I3中某一个输入为1,输出 Y1Y0即为相对应的代码,例如当I1为1时,Y
6、1Y0为01。这里还有一个征询题请读者留意。当I0为1,I1I3都为0和I0I3均为0时Y1Y0 都是00,而这两种情况在实际中是必须加以区分 的,这个征询题留待后面加以处理。因此,编码器也可以为低电平有效。2.键盘输入8421BCD码编码器: 计算机的键盘输入逻辑电路确实是由编码器组成。图5.2.2是用十个按键和门电路组成的8421码编码器,其功能如表5.2.2所示, 其中S0S9代表十个按键,即对应十进制数09的输入键,它们对应的输出代码正好是8421BCD码,同时也把它们作为逻辑变量,ABCD 为输出代码(A为最高位),GS为操纵使能标志。 对功能表和逻辑电路进展分析,都可得知:该编码器
7、为输入低电平有效;在按下S0S9中任意一个键时,即输入信号中有一个为有效电平时,GS1,代表有信号输入,而只有S0S9均为高电平时GS0,代表无信号输入,现在的输出代码0000为无效代码。由此处理了前面提出的如何区分两种情况下输出都是 全0的征询题。综上所述,对编码器归纳为以下几点: 1.编码器的输入端子数N(要进展编码的信息的个数)与输出端子数n(所得编码的位数)之间应满足关系 式N2n。 2.编码器的每个输入端都代表一个二进制数、十进制数或其它信息符号,而且在N个输入端中每次只同意有一个输入端输入信号(输入低电平有效或输入高电平有效),输出为相应的二进制代码或二十进制代 码(BCD码)。
8、3.正确使用编码器的操纵端,可以用来扩展编码器的功能。 一、光电编码器的工作原理 光电编码器,是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。这是目 前应用最多的传感器,光电编码器是由光栅盘和光电检测装置组成。光栅盘是在一定直径的圆板上等分 地开通假设干个长方形孔。由于光电码盘与电动机同轴,电动机旋转时,光栅盘与电动机同速旋转,经发 光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出假设干脉冲信号,其原理示意图如图1所示;通过计算每秒光 电编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速。此外,为推断旋转方向,码盘还可提供相位相差 90o的两路脉冲信号。 按照检测原理,编码器可分为光
9、学式、磁式、感应式和电容式。按照其刻度方法及信号输出方式,可分 为增量式、绝对式以及混合式三种。 (一)增量式编码器增量式编码器是直截了当利用光电转换原理输出三组方波脉冲A、B和Z相;A、B两组脉冲相位差90o,从而 可 方便地推断出旋转方向,而Z相为每转一个脉冲,用于基准点定位。它的优点是原理构造简单,机械平均 寿命可在几万小时以上,抗干扰才能强,可靠性高,适宜于长间隔传输。其缺点是无法输出轴转动的绝 对位置信息。 (二)绝对式编码器 绝对编码器是直截了当输出数字量的传感器,在它的圆形码盘上沿径向有假设干同心码道,每条道上由透光和 不透光的扇形区相间组成,相邻码道的扇区数目是双倍关系,码盘上
10、的码道数确实是它的二进制数码的位 数,在码盘的一侧是光源,另一侧对应每一码道有一光敏元件;当码盘处于不同位置时,各光敏元件根 据受光照与否转换出相应的电平信号,构成二进制数。这种编码器的特点是不要计数器,在转轴的任意 位置都可读出一个固定的与位置相对应的数字码。显然,码道越多,分辨率就越高,关于一个具有 N位 二进制分辨率的编码器,其码盘必须有N条码道。目前国内已有16位的绝对编码器产品。 绝对式编码器是利用自然二进制或循环二进制(葛莱码)方式进展光电转换的。绝对式编码器与增量式 编码器不同之处在于圆盘上透光、不透光的线条图形,绝对编码器可有假设干编码,按照读出码盘上的编 码,检测绝对位置。编
11、码的可采纳二进制码、循环码、二进制补码等。它的特点是: 1可以直截了当读出角度坐标的绝对值; 2没有累积误差; 3电源切除后位置信息不会丧失。但是分辨率是由二进制的位数来决定的,也确实是说精度取决于位数, 目前有10位、14位等多种。 (三)混合式绝对值编码器 混合式绝对值编码器,它输出两组信息:一组信息用于检测磁极位置,带有绝对信息功能;另一组那么完 全同增量式编码器的输出信息。 光电编码器是一种角度(角速度)检测装置,它将输入给轴的角度量,利用光电转换原理 转换成相应的 电脉冲或数字量,具有体积小,精度高,工作可靠,接口数字化等优点。它广泛应用于数控机床、回转台篇二:编码器工作原理及型号分
12、类 编码器工作原理及型号分类 发布时间2011-6-20 16:16:08 阅读量119 返 回 编码器的原理与应用 编码器是一种将角位移转换成一连串电数字脉冲的旋转式传感器,这些脉冲能用来操纵角位移,假设编码器与齿条或螺旋杆结合在一起,也可于操纵直线位移。 编码器中角位移的转换采纳了光电原理。读数系统是基于径向分度盘的旋转,该分度盘是由交替的透光窗口和不透光窗口构成的。此系统全部用一个红外光源垂直照射,如此光就把盘子和图像投射到接收器外表上,该接收器覆盖着一层光栅,称为准直仪,它具有和光盘一样的窗口。接收器的工作是感受光盘转动所产生的光变化,然后将光变化转换成相应的电变化。 增量型编码器 增
13、量型编码器一般给出两种方波,它们的相位差90度,通常称为通道A和通道B。只有一个通道的读数给出与转速有关的信息,与此同时,通过所获得的第二通道信号与第一通道信号进展顺序比照的根底上,得到旋转方向的信号。还有一个可利用的信号称为Z通道或零通道,该通道给出编码器轴的绝对零位。此信号是一个方波,其相位与A通道在同一中心线上,宽度与A通道一样。 增量型编码器精度取决于机械和电气的要素,这些要素有:光栅分度误差、光盘偏心、轴承偏心、电子读数装置引入的误差以及光学部分的不准确性,误差存在于任何编码器中。 编码器如以信号原理来分,有增量型编码器,绝对型编码器。增量型编码器(旋转型) 工作原理: 由一个中心有
14、轴的光电码盘,其上有环形通、暗的刻线,有光电发射和接收器件读取,获得四组正弦波信号组合成A、B、C、D,每个正弦波相差90度相位差(相关于一个周波为360度),将C、D信号反向 ,叠加在A、B两相上,可加强稳定信号;另每转输出一个Z相脉冲以代表零位参考位。 由于A、B两相相差90度,可通过比较A相在前仍然B相在前,以判别编码器的正转与反转,通过零位脉冲,可获得编码器的零位参考位。 编码器码盘的材料有玻璃、金属、塑料,玻璃码盘是在玻璃上堆积特别薄的刻线,其热稳定性好,精度高,金属码盘直截了当以通和不通刻线,不易碎,但由于金属有一定的厚度,精度就有限制,其热稳定性就要比玻璃的差一个数量级,塑料码盘
15、是经济型的,其本钱低,但精度、热稳定性、寿命均要差一些。分辨率编码器以每旋转360度提供多少的通或暗刻线称为分辨率,也称解析分度、或直截了当称多少线,一般在每转分度510000线。 信号输出: 信号输出有正弦波(电流或电压),方波(TTL、HTL),集电极开路(PNP、NPN),推拉式多种方式,其中TTL为长线差分驱动(对称A,A-;B,B-;Z,Z-),HTL也称推拉式、推挽式输出,编码器的信号接收设备接口应与编码器对应。 信号连接编码器的脉冲信号一般连接计数器、PLC、计算机,PLC和计算机连接的模块有低速模块与高速模块之分,开关频率有低有高。 如单相联接,用于单方向计数,单方向测速。 A
16、.B两相联接,用于正反向计数、推断正反向和测速。 A、B、Z三相联接,用于带参考位修正的位置测量。 A、A-,B、B-,Z、Z-连接,由于带有对称负信号的连接,电流关于电缆奉献的电磁场为0,衰减最小,抗干扰最正确,可传输较远的间隔。 关于TTL的带有对称负信号输出的编码器,信号传输间隔可达150米。 关于HTL的带有对称负信号输出的编码器,信号传输间隔可达300米。 增量式编码器的征询题: 增量型编码器存在零点累计误差,抗干扰较差,接收设备的停机需断电经历,开机应找零或参考位等征询题,这些征询题如选用绝对型编码器可以处理。 增量型编码器的一般应用: 测速,测转动方向,测挪动角度、间隔(相对)。
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