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编码器为什么需要回零

文章出处:德伍拓 责任编辑:admin 人气:21 发表时间:2020-11-12 14:26 【   

我发现大家多半是围绕着编码器产品在操作层面进行讨论,却几乎很少提及相关的基本概念和技术原理。具体在这件事儿上,当然就是关于“编码器为什么需要回零”的问题啦。

本期,咱们就一块儿来聊聊这个话题。

记得前两年我们曾经多次谈到过增量型和绝对型编码器,前者输出的是连续的计数脉冲,后者输出的是角度位置编码;也讨论过单圈和多圈绝对值编码器,单圈的只能反馈单圈也就是360°范围内的位置编码,而多圈的则可以记录有限多圈(如:4096圈)的位置编码。

同时,我们知道,对于像变频、伺服驱动器和控制器等这些上位系统元件来说,它们在运转过程中需要用到的是能够反应实际速度、位置测量值的工程当量,而不仅仅是简单的计数脉冲和角度编码,无论是使用哪种编码器,其输出常常是需要经过一定的换算才能够为上位的驱动控制系统所使用的。

因此,在将编码器接入上位系统时,往往都需要基于实际的应用状况,对反馈编码与测量实体之间的对应关系进行设定,简单说,就是得让上位系统和编码器对上眼儿。

这个设定其实有两层含义,一个是线性比例关系,就是每一圈(或单位脉冲数)对应多少工程当量(如:毫米、厘米、度、圈...),这在一般的伺服系统中就是“速比”;另一个是位置参考点,也就是需要让系统知道坐标原点在哪里,对应哪个位置编码,这就是所谓的“回零 Homing”。

只有完成了上述比例关系和坐标原点这两个层面的参数设定,在反馈编码与测量实体之间建立起一一对应的数据转换关系,系统才能够在读取到编码器反馈的编码时准确的换算并识别出其所反映的实际测量位置。

个人觉得,可以这样理解编码器的校准与回零操作:编码器就好比一把尺,它输出的脉冲和编码就是尺上的刻度;上位系统就好像用尺进行测量的人,得先明白尺上面的刻度的含义,也就是比例关系,然后在测量时需把尺的零点放到测量实体的起始点上,也就是“零点”,再进行读数。

那么,在哪些情况下需要在对接入系统的编码器进行回零操作呢?

首先,从上面的分析不难看出,回零的目的是为了用编码器测量物体运动的位置,所以,一般来说,只有在读取位置反馈的应用中才需要对编码器进行回零操作。

其次,上述这种通过回零校准操作建立起来的数据对应关系,是需要借助上位系统、编码器与传动机构...等物理介质一直保持着的,但如果这其中任何一个环节的记忆出现丢失的情况,那么就有必要对系统重新进行校准回零的操作了。

理解了这一点,我们就很容易判断究竟何时需要对编码器进行回零操作了:

1.用增量型编码器做位置反馈,在每次断电后再次上电时都需要进行回零操作;

2.使用单圈绝对型编码器

在确保负载运动范围不超过一圈的情况下,只要与之连接的上位系统记忆未发生丢失(如:固件更新、产品更换),则无需在每次上电时进行回零操作;

如果负载运动范围超过一圈,那么就需要在每次断电后再次上电时进行回零操作;

3.使用多圈绝对型编码器

在确保负载运动范围不超过额定圈数的情况下,只要编码器和与之连接的上位系统记忆未发生丢失(如:固件更新、产品更换),就无需在每次上电时进行回零操作;

如果使用了基于电池或电容记忆的多圈绝对值编码器,那么在出现失电记忆消除的情况时,就肯定需要对编码器进行回零操作了;而如果使用的是机械式多圈绝对值编码器,则几乎不需要考虑这个问题的;

4.无论使用哪种编码器做位置反馈,只要出现下列情况都需要对编码器进行回零操作:

编码器与机械负载的传动连接断开后重新连接;

编码器连接的上位系统因产品更换、固件更新...等原因记忆丢失;

如此看来,在位置测量应用中使用机械式多圈绝对值编码器,将有机会极大减少设备运行过程中因系统位置丢失而进行回零操作的次数,因此相对来讲可靠性应该算是最高的了。

另外,编码器回零的方式有很多,比较常见的是基于外部传感器进行校准。

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