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          电机上为何要安装编码器?编码器是如何工作的?

          CHENG PEI XUN什么是编码器?

          电机运行过程中,实时监测电流、转速、转轴的圆周方向相对位置等参数,确定电机本体及被拖动设备状态,进一步地实时控制电机和设备的运行状况,从而实现伺服、调速等许多特定功能。

          这里,应用编码器作为前端测量元件,不仅大大简化了测量系统,而且精密、可靠、功能强大。

          编码器是一种将旋转部件位置、位移物理量转换成一串数字脉冲信号的旋转式传感器,这些脉冲信号被控制系统采集、处理,发出一系列指令,调整改变设备的运行状态。如果编码器与齿轮条或螺旋丝杠结合在一起,也可用于测量直线运动部件的位置、位移物理量。

          ENG PEI XUN编码器分类

          编码器基本分类

          编码器是一个机械与电子紧密结合的精密测量器件,将信号或数据进行编码、转换,用以通讯、传输和存储的信号数据。按照不同的特征,编码器分类情况如下:

          ● 码盘和码尺:直线位移转换成电信号的编码器称为码尺,角位移转换成电信的为码盘。

          ● 增量型编码器:提供位置、角度和圈数等信息,以每圈脉冲数定义分别率。

          ● 绝对值型编码器:以角度增量的方式提供位置、角度和圈数等信息,每个角度增量赋予唯一的编码。

          ●混合式绝对值编码器:混合式绝对值编码器输出两组信息:一组信息用于检测磁极位置,带有绝对信息功能;另一组则完全同增量式编码器的输出信息。

          CHENG PEI XUN电机常用的编码器

          ●增量型编码器

          直接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,可方便地判断出旋转方向;Z相每转一个脉冲,用于基准点定位。其优点:原理构造简单,机械平均寿命可在几万小时以上,抗干扰能力强,可靠性高,适合于长距离传输。缺点:无法输出轴转动的绝对位置信息。

          ●绝对值型编码器

          直接输出数字量的传感器,传感器圆形码盘上沿径向有若干同心码道,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,码盘上的码道数就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,形成二进制数。

          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,对于一个具有 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。

          JI CHENG PEI XUN编码器工作原理

          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(相对于一个周波为360度),将C、D信号反向,叠加在A、B两相上,可增强稳定信号;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相在前还是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沉积很薄的刻线,其热稳定性好,精度高,金属码盘直接以通和不通刻线,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,塑料码盘是经济型的,其成本低,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、或直接称多少线,一般在每转分度5~10000线。

          JI CHENG PEI XUN位置测量及反馈控制原理

          在电梯、机床、材料加工、电动机反馈系统以及测量和控制设备中,编码器占领着极其重要的地位。编码器运用光栅和红外光源通过接收器将光信号转换成TTL(HTL)的电信号,通过对TTL电平频率和高电平个数的分析,直观地反映出电机的旋转角度和旋转位置。

          由于角度和位置都可以精确的测量,所以可以将编码器和变频器组成闭环控制系统,将控制更加精确化,这也是为什么电梯、机床等能这么精确使用的原因所在。
          JI CHENG PEI XUN总结

          综上所述,我们了解到编码器按结构划分为增量式和绝对式两种,他们也都是将其他信号,比如光信号,转换成可以分析控制的电信号。

          而我们生活中常见的电梯、机床都刚好是基于电机的精确调节,通过电信号的反馈闭环控制,编码器配合变频器也就理所当然的实现了精确控制。

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