一.增量旋轉(zhuǎn)編碼器選型有哪些注意事項(xiàng)?
應(yīng)注意三方面的參數(shù):
1. 械安裝尺寸,包括定位止口,軸徑,安裝孔位;電纜出線方式;安裝空間體積;工作環(huán)境防護(hù)等級是否滿足要求。
2. 分辨率,即編碼器工作時每圈輸出的脈沖數(shù),是否滿足設(shè)計使用精度要求。
3.電氣接口,編碼器輸出方式常見有推拉輸出(F型HTL格式),電壓輸出(E),集電極開路(C,常見C為NPN型管輸出,C2為PNP型管輸出),長線驅(qū)動器輸出。其輸出方式應(yīng)和其控制系統(tǒng)的接口電路相匹配。
■二請教如何使用增量編碼器?
1,增量型旋轉(zhuǎn)編碼器有分辨率的差異,使用每圈產(chǎn)生的脈沖數(shù)來計量,數(shù)目從6到5400或更高,脈沖數(shù)越多,分辨率越高;這是選型的重要依據(jù)之一。
2,增量型編碼器通常有三路信號輸出(差分有六路信號):A,B和Z,一般采用TTL電平,A脈沖在前,B脈沖在后,A,B脈沖相差90度,每圈發(fā)出一個Z脈沖,可作為參考機(jī)械零位。一般利用A超前B或B超前A進(jìn)行判向,我公司增量型編碼器定義為軸端看編碼器順時針旋轉(zhuǎn)為正轉(zhuǎn),A超前B為90°,反之逆時針旋轉(zhuǎn)為反轉(zhuǎn)B超前A為90°。也有不相同的,要看產(chǎn)品說明。
3,使用PLC采集數(shù)據(jù),可選用高速計數(shù)模塊;使用工控機(jī)采集數(shù)據(jù),可選用高速計數(shù)板卡;使用單片機(jī)采集數(shù)據(jù),建議選用帶光電耦合器的輸入端口。
4,建議B脈沖做順向(前向)脈沖,A脈沖做逆向(后向)脈沖,Z原點(diǎn)零位脈沖。
5,在電子裝置中設(shè)立計數(shù)棧。
■三.關(guān)于戶外使用或惡劣環(huán)境下使用
有網(wǎng)友來email問,他的設(shè)備在野外使用,現(xiàn)場環(huán)境臟,而且怕撞壞編碼器。
我公司有鋁合金(特殊要求可做不銹鋼材質(zhì))密封保護(hù)外殼,雙重軸承重載型編碼器,放在戶外不怕臟,鋼廠、重型設(shè)備里都可以用。
不過如果編碼器安裝部分有空間,我還是建議在編碼器外部再加裝一防護(hù)殼,以加強(qiáng)對其進(jìn)行保護(hù),必竟編碼器屬精密元件,一臺編碼器和一個防護(hù)殼的價值比較還是有一定差距的。
■四.從接近開關(guān)、光電開關(guān)到旋轉(zhuǎn)編碼器:
工業(yè)控制中的定位,接近開關(guān)、光電開關(guān)的應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)成熟了,而且很好用??墒?,隨著工控的不斷發(fā)展,又有了新的要求,這樣,選用旋轉(zhuǎn)編碼器的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)就突出了:
信息化:除了定位,控制室還可知道其具體位置;
柔性化:定位可以在控制室柔性調(diào)整;
現(xiàn)場安裝的方便和安全、長壽:拳頭大小的一個旋轉(zhuǎn)編碼器,可以測量從幾個µ到幾十、幾百米的距離,n個工位,只要解決一個旋轉(zhuǎn)編碼器的安全安裝問題,可以避免諸多接近開關(guān)、光電開關(guān)在現(xiàn)場機(jī)械安裝麻煩,容易被撞壞和遭高溫、水氣困擾等問題。由于是光電碼盤,無機(jī)械損耗,只要安裝位置準(zhǔn)確,其使用壽命往往很長。
多功能化:除了定位,還可以遠(yuǎn)傳當(dāng)前位置,換算運(yùn)動速度,對于變頻器,步進(jìn)電機(jī)等的應(yīng)用尤為重要。
經(jīng)濟(jì)化:對于多個控制工位,只需一個旋轉(zhuǎn)編碼器的成本,以及更主要的安裝、維護(hù)、損耗成本降低,使用壽命增長,其經(jīng)濟(jì)化逐漸突顯出來。
如上所述優(yōu)點(diǎn),旋轉(zhuǎn)編碼器已經(jīng)越來越廣泛地被應(yīng)用于各種工控場合。
■五. 關(guān)于電源供應(yīng)及編碼器和PLC連接:
一般編碼器的工作電源有三種:5Vdc、5-13 Vdc或11-26Vdc。如果你買的編碼器用的是11-26Vdc的,就可以用PLC的24V電源,需注意的是:
1. 編碼器的耗電流,在PLC的電源功率范圍內(nèi)。
2. 編碼器如是并行輸出,連接PLC的I/O點(diǎn),需了解編碼器的信號電平是推拉式(或稱推挽式)輸出還是集電極開路輸出,如是集電極開路輸出的,有N型和P型兩種,需與PLC的I/O極性相同。如是推拉式輸出則連接沒有什么問題。
3. 編碼器如是驅(qū)動器輸出,一般信號電平是5V的,連接的時候要小心,不要讓24V的電源電平串入5V的信號接線中去而損壞編碼器的信號端。(我公司也可以做寬電壓驅(qū)動器輸出(5-30 Vdc),有此要求定貨時要注明)
■六. 在很多的情況之下是編碼器并沒有壞,而只是干擾的原因,造成波型不好,導(dǎo)致計數(shù)不準(zhǔn)。請教如何進(jìn)行判斷?謝謝!
編碼器屬精密元件,這主要因?yàn)榫幋a器周圍干擾比較嚴(yán)重,比如:是否有大型電動機(jī)、電焊機(jī)頻繁起動造成干擾,是否和動力線同一管道傳輸?shù)取! ?br />
選擇什么樣的輸出對抗干擾也很重要,一般輸出帶反向信號的抗干擾要好一些,即A+~A-,B+~B-,Z+~Z-,其特征是加上電源8根線,而不是5根線(共零)。帶反向信號的在電纜中的傳輸是對稱的,受干擾小,在接受設(shè)備中也可以再增加判斷(例如接受設(shè)備的信號利用A、B信號90°相位差,讀到電平10、11、01、00四種狀態(tài)時,計為一有效脈沖,此方案可有效提高系統(tǒng)抗干擾性能(計數(shù)準(zhǔn)確))。
就是編碼器也有好壞,其碼盤\電子芯片\內(nèi)部電路\信號輸出的差別很大,要不然怎么一個1000線的增量型編碼器會從300多元到3000多元差別那么大呢?
①排除(搬離、關(guān)閉、隔離)干擾源,②判斷是否為機(jī)械間隙累計誤差,③判斷是否為控制系統(tǒng)和編碼器的電路接口不匹配(編碼器選型錯誤);①②③方法償試后故障現(xiàn)象排除,則可初步判斷,若未排除須進(jìn)一步分析。
判斷是否為編碼器自身故障的簡單方法是排除法?,F(xiàn)在我公司編碼器已大規(guī)模生產(chǎn),技術(shù)生產(chǎn)已成熟運(yùn)用,產(chǎn)品故障率控制在千分之幾。排除法的具體方法是:用一臺相同型號的編碼器替換上去,如果故障現(xiàn)象相同,可基本排除是編碼器故障問題,因?yàn)閮膳_編碼器同時有故障的小概率事件發(fā)生可能很小,可以看作為0。假如換一臺相同型號編碼器上去,故障現(xiàn)象立刻排除,則可基本判定是編碼器故障。
■七. 請教一下,何為長線驅(qū)動?普通型編碼器能否遠(yuǎn)距離傳送?
答:長線驅(qū)動也稱差分長線驅(qū)動,5V,TTL的正負(fù)波形對稱形式,由于其正負(fù)電流方向相反,對外電磁場抵消,故抗干擾能力較強(qiáng)。
普通型編碼器一般傳輸距離是100米,如果是24V HTL型且有對稱負(fù)信號的,傳輸距離300-400米。
■八. 有網(wǎng)友問:能否簡單介紹旋轉(zhuǎn)編碼器檢測直線位移的方法?
答:1,使用“彈性連軸器”將旋轉(zhuǎn)編碼器與驅(qū)動直線位移的動力裝置的主軸直接聯(lián)軸。
2,使用小型齒輪(直齒,傘齒或蝸輪蝸桿)箱與動力裝置聯(lián)軸。
3,使用在直齒條上轉(zhuǎn)動的齒輪來傳遞直線位移信息。
4,在傳動鏈條的鏈輪上獲得直線位移信息。
5,在同步帶輪的同步帶上獲得直線位移信息。
6,使用安裝有磁性滾輪的旋轉(zhuǎn)編碼器在直線位移的平整鋼鐵材料表面獲得位移信息(避免滑差)。
7,使用類似“鋼皮尺”的“可回縮鋼絲總成”連接旋轉(zhuǎn)編碼器來探測直線位移信息(數(shù)據(jù)處理中須克服疊層卷繞誤差)。
8,類似7,使用帶小型力矩電機(jī)的“可回縮鋼絲總成”連接旋轉(zhuǎn)編碼器來探測直線位移信息(目前德國有類似產(chǎn)品,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,幾乎無疊層卷繞誤差)。
■九. 求教:增量光柵Z信號可否作零點(diǎn)?圓光柵編碼器如何選用?
無論直線光柵還是軸編碼器其Z信號的均可達(dá)到同A\B信號相同的精確度,只不過軸編碼器是一圈一個,而直線光柵是每隔一定距離一個,用這個信號可達(dá)到很高的重復(fù)精度??上扔闷胀ǖ慕咏_關(guān)初定位,然后找最為接近的Z信號(每次同方向找),裝的時候不要望忘了將其相位調(diào)的和光柵相位一致,否則不準(zhǔn)。
根據(jù)你的細(xì)分精度要求和分辯率要求選用。精度高自然要選用每周線紋高的,精度不高,就沒必要選用高線紋數(shù)的圓光柵編碼器了。
■十. 請教兩個問題:增量型編碼器和絕對型編碼器有何區(qū)別?做一個伺服系統(tǒng)時怎么選擇呢?
常用的為增量型編碼器,如果對位置、零位有嚴(yán)格要求用絕對型編碼器。伺服系統(tǒng)要具體分析,看應(yīng)用場合。
測速度用常用增量型編碼器,可無限累加測量;測位置用絕對型編碼器,位置唯一性(單圈或多圈),最終看應(yīng)用場合,看要實(shí)現(xiàn)的目的和要求。
■十一. 絕對型旋轉(zhuǎn)編碼器選型注意事項(xiàng),旋轉(zhuǎn)編碼器和接近開關(guān)、光電開關(guān)優(yōu)勢比較:
絕對編碼器單圈從經(jīng)濟(jì)型8位到高精度17位,價格可以從幾百元到1萬多不等;
絕對編碼器多圈大部分用25位,輸出有SSI,總線Profibus-DP,Can L2,Interbus,DeviceNet,價格也可以從3千多到1萬多不等。
旋轉(zhuǎn)光電編碼器測量角度和長度,已是很成熟的技術(shù)了,現(xiàn)今再用上高精度大量程的絕對型編碼器,大大提高了測量精度和可靠性,而且經(jīng)濟(jì)實(shí)用。就目前來看,其仍然是測量長度的最多選擇。
■十二. 從增量式編碼器到絕對式編碼器
旋轉(zhuǎn)增量式編碼器以轉(zhuǎn)動時輸出脈沖,通過計數(shù)設(shè)備來知道其位置,當(dāng)編碼器不動或停電時,依靠計數(shù)設(shè)備的內(nèi)部記憶來記住位置。這樣,當(dāng)停電后,編碼器不能有任何的移動,當(dāng)來電工作時,編碼器輸出脈沖過程中,也不能有干擾而丟失脈沖,不然,計數(shù)設(shè)備記憶的零點(diǎn)就會偏移,而且這種偏移的量是無從知道的,只有錯誤的生產(chǎn)結(jié)果出現(xiàn)后才能知道。
解決的方法是增加參考點(diǎn),編碼器每經(jīng)過參考點(diǎn),將參考位置修正進(jìn)計數(shù)設(shè)備的記憶位置。在參考點(diǎn)以前,是不能保證位置的準(zhǔn)確性的。為此,在工控中就有每次操作先找參考點(diǎn),開機(jī)找零等方法。
比如,打印機(jī)掃描儀的定位就是用的增量式編碼器原理,每次開機(jī),我們都能聽到噼哩啪啦的一陣響,它在找參考零點(diǎn),然后才工作。
這樣的方法對有些工控項(xiàng)目比較麻煩,甚至不允許開機(jī)找零(開機(jī)后就要知道準(zhǔn)確位置),于是就有了絕對編碼器的出現(xiàn)。
絕對編碼器光碼盤上有許多道刻線,每道刻線依次以2線、4線、8線、16線。。。。。。編排,這樣,在編碼器的每一個位置,通過讀取每道刻線的通、暗,獲得一組從2的零次方到2的n-1次方的唯一的2進(jìn)制編碼(格雷碼),這就稱為n位絕對編碼器。這樣的編碼器是由碼盤的機(jī)械位置決定的,它不受停電、干擾的影響。
絕對編碼器由機(jī)械位置決定的每個位置的唯一性,它無需記憶,無需找參考點(diǎn),而且不用一直計數(shù),什么時候需要知道位置,什么時候就去讀取它的位置。這樣,編碼器的抗干擾特性、數(shù)據(jù)的可靠性大大提高了。
由于絕對編碼器在位置定位方面明顯地優(yōu)