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增量编码器

文章出处:德伍拓 责任编辑:admin 人气:398 发表时间:2017-05-05 10:56 【   

增量编码器又称增量型编码器,增量式编码器,它是一种根据旋转运动产生信号的编码器,其刻度方式为每一个脉冲都进行增量计算。增量编码器常和机械转换装置一起使用(如齿条-齿轮、测量轮或心轴一起使用),用于测量直线运动。增量编码器常用于位置控制和电机的速度反馈,包括伺服,工业应用或重载应用。它可以提供出色的速度和位置反馈,系统架构简单成本低。由于增量编码器只能提供位置变化的信号,所以在实际应用中一般需要一个参考点来建立当前系统的零位。


增量编码器结构和工作原理

增量编码器一圈可以输出特定数量的脉冲。输出信号可以是单路A信号,也可以是双路AB信号,通过相位差来检测旋转的方向。这种AB信号我们称为正交信号。增量编码器主要由轴,PCB和外壳构成的。PCB上包含了传感器和信号处理电路用于产生两路主要AB信号。除此之外,还可以提供一圈产生一次的Z信号用于原点的检测或者AB信号的修正。

增量光电编码器主要由光源、码盘、检测光栅、光电检测器件和转换电路组成,如下图所示。

码盘上刻有节距相等的辐射状透光缝隙,相邻两个透光缝隙之间代表一个增量周期;检测光栅上刻有AB 两组与码盘相对应的透光缝隙,用以通过或阻挡光源和光电检测器件之间的光线。它们的节距和码盘上的节距相等,并且两组透光缝隙错开1/4 节距,使得光电检测器件输出的信号在相位上相差90°电度角。当码盘随着被测转轴转动时,检测光栅不动,光线透过码盘和检测光栅上的透过缝隙照射到光电检测器件上,光电检测器件就输出两组相位相差90°电度角的近似于正弦波的电信号,电信号经过转换电路的信号处理,可以得到被测轴的转角或速度信息。增量光电编码器输出信号波形下图所示。

增量编码器特点

增量光电编码器的优点是:原理构造简单、易于实现;机械平均寿命长,可达到几万小时以上;分辨率高;抗干扰能力较强,信号传输距离较长,可靠性较高。其缺点是它无法直接读出转动轴的绝对位置信息。

增量编码器的替代产品

•旋转变压器

旋转变压器的基本原理是,电流从线圈流过会产生磁场。旋转变压器由两组互相垂直的线圈构成。一组线圈固定,另一组线圈跟着轴旋转。检测两组互感磁场强度和相位就可以检测出物体的运动。

旋转变压器简单的设计使得他适应非常极端的环境,例如高温,低温,辐射环境甚至是机械的剧烈震动。但是旋转变压器的缺点是他不能够提供非常精确的信号,其输出信号为模拟量信号,必须采用额外的AD芯片才可以处理。

•绝对值型编码器

绝对值编码器用于位置和速度都要求非常精确的场合。不需要依靠外部的传感器我们就可以知道当前轴的实际位置。绝对值编码器超高的精度有利于提升系统的整体性能,广泛应用于CNC,医疗及机器人行业。

增量编码器的应用

增量编码器的设计考虑了非常广泛的应用场合,主要用于三大行业:

重载行业:极端恶劣的环境下可以抵御湿气,高温,震动及冲击,例如造纸,冶金和木工机械

一般工业:一般工业环境,符合标准的IP等级

轻载/伺服:高精度的机器人控制,电子半导体行业。





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