德国库伯勒KUEBLER旋转编码器是用来测量转速并配合PWM技术可以实现快速调速的装置,光电式旋转编码器通过光电转换,可将输出轴的角位移、角速度等机械量转换成相应的电脉冲以数字量输出(REP)。
德国库伯勒KUEBLER旋转编码器的工作原理:
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。
德国库伯勒KUEBLER旋转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。
德国库伯勒KUEBLER旋转编码器的注意事项:
安装时不要给轴施加直接的冲击。
编码器轴与机器的连接,应使用柔性连接器。在轴上装连接器时,不要硬压入。即使使用连接器,因安装不良,也有可能给轴加上比允许负荷还大的负荷,或造成拨芯现象,因此,要特别注意。
轴承寿命与使用条件有关,受轴承荷重的影响特别大。如轴承负荷比规定荷重小,可大大延长轴承寿命。
不要将旋转编码器进行拆解,这样做将有损防油和防滴性能。防滴型产品不宜长期浸在水、油中,表面有水、油时应擦拭干净。
振动
加在德国库伯勒KUEBLER旋转编码器上的振动,往往会成为误脉冲发生的原因。因此,应对设置场所、安装场所加以注意。每转发生的脉冲数越多,旋转槽圆盘的槽孔间隔越窄,越易受到振动的影响。在低速旋转或停止时,加在轴或本体上的振动使旋转槽圆盘抖动,可能会发生误脉冲。
关于配线和连接
误配线,可能会损坏内部回路,故在配线时应充分注意:
配线应在电源OFF状态下进行,电源接通时,若输出线接触电源,则有时会损坏输出回路。
若配线错误,则有时会损坏内部回路,所以配线时应充分注意电源的极性等。
若和高压线、动力线并行配线,则有时会受到感应造成误动作成损坏,所以要分离开另行配线。
延长电线时,应在10m以下。并且由于电线的分布容量,波形的上升、下降时间会较长,有问题时,采用施密特回路等对波形进行整形。
为了避免感应噪声等,要尽量用最短距离配线。向集成电路输入时,特别需要注意。
电线延长时,因导体电阻及线间电容的影响,波形的上升、下降时间加长,容易产生信号间的干扰(串音),因此应用电阻小、线间电容低的电线(双绞线、屏蔽线)。
对于HTL的带有对称负信号输出的编码器,信号传输距离可达300米。
德国库伯勒KUEBLER旋转编码器的信号输出:
信号输出有正弦波(电流或电压),方波(TTL、HTL),集电极开路(PNP、NPN),推拉式多种形式,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—德国库伯勒KUEBLER旋转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.B两相联接,用于正反向计数、判断正反向和测速。
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,在后续的差分输入电路中,将共模噪声抑制,只取有用的差模信号,因此其抗干扰能力强,可传输较远的距离。
对于TTL的带有对称负信号输出的编码器,信号传输距离可达150米。
德国库伯勒KUEBLER旋转编码器由精密器件构成,故当受到较大的冲击时,可能会损坏内部功能,使用上应充分注意。
德国库伯勒KUEBLER旋转编码器的常用术语:
输出脉冲数/转
旋转编码器转一圈所输出的脉冲数发,对于光学式旋转编码器,通常与旋转编码器内部的光栅的槽数相同(也可在电路上使输出脉冲数增加到槽数的2倍4倍)。
分辨率
分辨率表示旋转编码器的主轴旋转一周,读出位置数据的最大等分数。绝对值型不以脉冲形式输出,而以代码形式表示当前主轴位置(角度)。与增量型不同,相当于增量型的“输出脉冲/转” 。
光栅
光学式旋转编码器,其光栅有金属和玻璃两种。如是金属制的,开有通光孔槽;如是玻璃制的,是在玻璃表面涂了一层遮光膜,在此上面没有透明线条(槽)。槽数少的场合,可在金属圆盘上用冲床加工或腐蚀法开槽。在耐冲击型编码器上使用了金属的光栅,它与金属制的光栅相比不耐冲击,因此在使用上请注意,不要将冲击直接施加于编码器上。
最大响应频率是在1秒内能响应的最大脉冲数(例:最大响应频率为2KHz,即1秒内可响应2000个脉冲)
公式如下:
最大响应转速(rpm)/60×(脉冲数/转)=输出频率Hz
最大响应转速是可响应的最高转速,在此转速下发生的脉冲可响应公式如下:
最大响应频率(Hz)/ (脉冲数/转)×60=轴的转速rpm
输出波形输出脉冲(信号)的波形。
输出信号相位差
二相输出时,二个输出脉冲波形的相对的的时间差。
输出电压
指输出脉冲的电压。输出电压会因输出电流的变化而有所变化。各系列的输出电压请参照输出电流特性图
起动转矩
使处于静止状态的编码器轴旋转必要的力矩。一般情况下运转中的力矩要比起动力矩小。
轴允许负荷
表示可加在轴上的最大负荷,有径向和轴向负荷两种。径向负荷对于轴来说,是垂直方向的,受力与偏心偏角等有关;轴向负荷对轴来说,是水平方向的,受力与推拉轴的力有关。这两个力的大小影响轴的机械寿命
轴惯性力矩
该值表示旋转轴的惯量和对转速变化的阻力
转速
该速度指示编码器的机械载荷限制。如果超出该限制,将对轴承使用寿命产生负面影响,另外信号也可能中断。
格雷码
格雷码是高级数据,因为是单元距离和循环码,所以很安全。每步只有一位变化。数据处理时,格雷码须转化成二进制码。
工作电流
指通道允许的负载电流。
工作温度
参数表中提到的数据和公差,在此温度范围内是保证的。如果稍高或稍低,编码器不会损坏。当恢复工作温度又能达到技术规范
工作电压
编码器的供电电压
德国库伯勒KUEBLER旋转编码器的形式分类:
有轴型:有轴型又可分为夹紧法兰型、同步法兰型和伺服安装型等。
轴套型:轴套型又可分为半空型、全空型和大口径型等。
以编码器工作原理可分为:光电式、磁电式和触点电刷式。
按码盘的刻孔方式不同分类编码器可分为增量式和绝对式两类。
增量式BEN编码器是将位移转换成周期性的电信号,再把这个电信号转变成计数脉冲,用脉冲的个数表示位移的大小。绝对式编码器的每一个位置对应一个确定的数字码,因此它的示值只与测量的起始和终止位置有关,而与测量的中间过程无关。
旋转增量式编码器以转动时输出脉冲,通过计数设备来知道其位置,当编码器不动或停电时,依靠计数设备的内部记忆来记住位置。这样,当停电后,编码器不能有任何的移动,当来电工作时,编码器输出脉冲过程中,也不能有干扰而丢失脉冲,不然,计数设备记忆的零点就会偏移,而且这种偏移的量是无从知道的,只有错误的生产结果出现后才能知道。
解决的方法是增加参考点,编码器每经过参考点,将参考位置修正进计数设备的记忆位置。在参考点以前,是不能保证位置的准确性的。为此,在工控中就有每次操作先找参考点,开机找零等方法。
比如,打印机扫描仪的定位就是用的增量式编码器原理,每次开机,我们都能听到噼哩啪啦的一阵响,它在找参考零点,然后才工作。
这样的方法对有些工控项目比较麻烦,甚至不允许开机找零(开机后就要知道准确位置),于是就有了绝对编码器的出现。
绝对型旋转光电编码器,因其每一个位置绝对唯一、抗干扰、无需掉电记忆,已经越来越广泛地应用于各种工业系统中的角度、长度测量和定位控制。
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