编码器增量信号A,B,Z,R,C,D,U,V,W
大部分的接收设备只接收AB信号,而没有接收Z信号的口,很多人不熟悉这个Z怎么用。Z信号是增量编码器上除了A,B信号以外,另外的一个信号,每转就一个,脉冲宽度相当于AB相信号的脉冲宽度,(各厂家有不同的)有规定其上升沿对齐A相一个脉冲周期的哪个位置。这样,Z信号在一个转圈内位置是“”的零位,通过读取Z信号,可以在一个转圈内修正增量信号因丢脉冲而产生的计数误差,如果是很多圈工作,可以在每圈作为参考信号修正。
这种方法在光栅尺与角度编码器中更加重要,在光栅尺和角度编码器上,这种信号叫参考信号“R”(有的为I),光栅尺有每隔一段位置一个R信号,而角度编码器是每隔几十度一个R信号(如20度),每隔一段距离(角度)的位置就可以修正参考。
除了Z信号与R信号,还有C,D信号,(欧系)有的增量编码器提供了CD信号,这种信号是每转输出一个周期的SinCos正余弦信号,这是单圈的位置模拟量相位输出,因其位置,不受停电影响,可以判别交流伺服电机启动时的磁极位置,或通过电路作为单圈值编码器使用,与增量的AB信号配合,称为混合式编码器,如德国海德汉的就有这种编码器,目前在国内电梯上用的多了。
系的增量编码器用于交流电机启动时磁极位置判断的,是用了另外一种方法,就是U,V,W信号,每个信号位置相差120度,一圈一个(或两个)方波脉冲周期,这种信号尽管分辨率低,但也是“”的,不受停电影响,其有时也称为“混合式值”,这种混合式接收电路要比欧系的简单,但显然其的分辨率和作用要远比欧系的差了。
从单圈值编码器到多圈值编码器:
单圈值编码器,以转动中测量光电码盘各道刻线,以获取的编码,当转动超过360度时,供应角度编码器公司,编码又回到原点,这样就不符合编码的原则,这样的编码只能用于旋转范围360度以内的测量,称为单圈值编码器。
如果要测量旋转超过360度范围,就要用到多圈值编码器。
编码器生产厂家运用钟表齿轮机械的原理,当中心码盘旋转时,通过齿轮传动另一组码盘(或多组齿轮,多组码盘),在单圈编码的基础上再增加圈数的编码,以扩大编码器的测量范围,这样的式编码器就称为多圈值编码器,它同样是由机械位置确定编码,每个位置编码不重复,而无需记忆。
多圈值编码器另一个优点是由于测量范围大,实际使用往往富裕较多,这样在安装时不必要费劲找零点,将某一中间位置作为起始点就可以了,而大大简化了安装调试难度。
多圈值编码器在长度定位方面的优势明显,角度编码器,已经越来越多地应用于工控定位中。
工作转速与电子开关频率和分辨率的关系
在增量型编码器的选型中,角度编码器原理,还有个重要的问题就是开关频率问题,旋转编码器 角度编码器,无论是编码器还是接收设备,这都是一个重要的参数。
前面介绍了,增量编码器码盘是由很多光栅刻线组成的,有两个(或4个的)光眼读取A,B信号的,刻线的密度决定了这个增量型编码器的分辨率,而编码器读取并输出这个刻线的频率称为电子开关频率,由于受光学器件与电子放大器件的限制,对于每个增量型编码器,这个频率fmax是有上限的。就好比火车,启动时慢慢开,我们还能辨别车窗内的旅客,开得快了,我们只能看到一节节车皮了。
显然,这个限制同时与分辨率(刻线的密度)、转速(刻线的变化速度)有关。
fmax就是编码器参数给出的大电子开关频率,由此可以计算出在选不同的分辨率下,可以得到的大工作转速,注意,一般编码器也有一个大机械转速参数,那是指编码器的轴承等机械可以承受的转速。
在接收设备端,同样由于受电子器件的限制,有一个频率上限问题,这就是大家经常提到的普通计数模块与高速计数模块问题,以提供的公式,计算出接收设备所需要的电子频率,正确选型,以确保信号读取的准确。特别需要说明的是,并不是接收设备的开关频率越高越好,频率越高,接收设备对信号的频宽开的门就越大,抗干扰问题就越严重了,我曾经接到一个用户的电话,在汽车厂的运动控制系统中,接收的运动控制卡的接收频率是1MHz,其现场的抗干扰问题就困惑了他很长时间。
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