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意大利ELTRA增量式編碼器的工作原理及分類
意大利ELTRA增量式編碼器的工作原理及分類
1．工作原理
旋轉(zhuǎn)編碼器是一種采用光電等方法將軸的機(jī)械轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸出的精密傳感器，分為增量式旋轉(zhuǎn)編碼器和式旋轉(zhuǎn)編碼器。
光電增量式編碼器的工作原理如下：隨轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)的脈沖碼盤上有均勻刻制的光柵，在碼盤上均勻地分布著若干個(gè)透光區(qū)段和遮光區(qū)段。
增量式編碼器沒(méi)有固定的起始零點(diǎn)，輸出的是與轉(zhuǎn)角的增量成正比的脈沖，需要用計(jì)數(shù)器來(lái)計(jì)脈沖數(shù)。每轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)透光區(qū)時(shí)，就發(fā)出一個(gè)脈沖信號(hào)，計(jì)數(shù)器當(dāng)前值加1，計(jì)數(shù)結(jié)果對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)角的增量。
增量式編碼器的制造工藝簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，有時(shí)也用來(lái)測(cè)量轉(zhuǎn)角。
2．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)生一個(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zui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)光電耦合器外，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。
2．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)等于它的光柵的線數(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zui高頻率是否在PLC的高速計(jì)數(shù)器允許的范圍內(nèi)。
3．編碼器與PLC高速計(jì)數(shù)器的配合問(wèn)題
以S7-200為例，使用單通道增量式編碼器時(shí)，可選高速計(jì)數(shù)器的單相加/減計(jì)數(shù)器模式（模式0~5），可細(xì)分為有/無(wú)外部方向輸入信號(hào)、有/無(wú)復(fù)位輸入和有/無(wú)啟動(dòng)輸入信號(hào)。
使用AB相編碼器時(shí)，高速計(jì)數(shù)器應(yīng)選A/B相正交計(jì)數(shù)器模式（模式9～11），可以實(shí)現(xiàn)在正轉(zhuǎn)時(shí)加計(jì)數(shù)，反轉(zhuǎn)時(shí)減計(jì)數(shù)。
4．怎樣判斷AB相編碼器是正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)?
S7-200的高速計(jì)數(shù)器用SM區(qū)中的當(dāng)前計(jì)數(shù)方向狀態(tài)位來(lái)指示編碼器的旋轉(zhuǎn)方向。如果編碼器輸出脈沖的周期大于PLC的掃描循環(huán)時(shí)間的兩倍，通過(guò)在B相脈沖的上升沿判斷A相脈沖信號(hào)的0、1狀態(tài)，可以判斷編碼器旋轉(zhuǎn)的方向。
