化工儀器網(wǎng)
技術(shù)文章
什么是Kubler編碼器？如何工作的呢？
閱讀：533 發(fā)布時間：2022-12-8什么是Kubler編碼器？如何工作的呢？
在現(xiàn)場的工業(yè)控制中，經(jīng)常要使用到編碼器。什么是編碼器？它又是如何工作的呢？今天這篇文章我們就來聊聊編碼器的工作原理并詳細討論下增量型編碼器。
編碼器，英文名稱“encoder"，它是一種能把距離（直線位移）和角度（角位移）轉(zhuǎn)換成電信號并輸出的傳感器。編碼器通常用于工業(yè)的運動控制中，用于測量并反饋被測物體的位置和狀態(tài)，如機床、機器人、電機反饋系統(tǒng)以及測量和控制設(shè)備等。
根據(jù)工作原理的不同，編碼器可分為光電編碼器（optical encoder）、磁性編碼器（magnetic encoder）、電感式編碼器（inductive encoder）和電容式編碼（capacitive encoder）等等，使用最多的是光電編碼器。
Kubler光電編碼器（optical encoder）的組成包括：連接軸（Shaft），碼盤（Code disk），光源（Light Source），輸出電路（Output circuit）及外殼和連接法蘭等
連接軸與碼盤相連，并與被測物體相連，隨著被測物體（如電機）的轉(zhuǎn)動，碼盤也跟著轉(zhuǎn)動，通過碼盤的光會發(fā)生明暗相間的變化，接收端的光敏元件會檢測到這種變化，并轉(zhuǎn)化成電信號進行輸出。
根據(jù)碼盤結(jié)構(gòu)的不同，編碼器又可以分為增量型編碼器和絕對編碼器，這篇文章我們主要討論增量型編碼器。
庫伯勒增量型編碼器，英文名稱“Incremental encoder"，它的碼盤被分成大小相等的明暗相間的光柵，隨著碼盤的轉(zhuǎn)動，接收端會檢測到光的0和1的變化，并轉(zhuǎn)換成電信號脈沖向外輸出。通過對脈沖的計數(shù)，就能確定位移的大小，如下圖：
為了區(qū)分正反轉(zhuǎn)及檢測零點，實際使用的碼盤比上圖要復(fù)雜些，通常包括三個部分：A相，B相和Z相，A相與B相相差1/4周期（相位差90度），可以用來區(qū)分正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)；Z相為單圈脈沖，碼盤轉(zhuǎn)一圈產(chǎn)生一次，可以用作編碼器的參考零位
由于采用脈沖計數(shù)的方式，增量型編碼器在測量前必須先尋找參考零位，因此它的測量結(jié)果是相對的。另外增量型編碼器的數(shù)據(jù)斷電后會丟失。
為了克服增量型編碼器的缺點，絕對編碼器便應(yīng)運而生了，我們將在下一篇文章介紹絕對編碼器的相關(guān)知識。
Kubler增量旋轉(zhuǎn)編碼器選型有哪些注意事項?
庫伯勒編碼器應(yīng)注意三方面的參數(shù):
1.機械安裝尺寸,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。
請教如何使用Kubler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 , -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)出一一個Z脈沖,可作為參考機械零位。
一般利用A超前B或B超前A進行判向,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;使用工控機采集數(shù)據(jù)，可選用高速計數(shù)板卡;使用單片機采集數(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原點零位脈沖。
5 ,在電子裝置中設(shè)立計數(shù)棧。
Kubler增量型編碼器與絕對型編碼器的區(qū)分:編碼器如以信號原理來分,有增量型編碼器絕對型編碼暑增量型編碼器(旋轉(zhuǎn)型)工作原理:由一個中心有軸的光電碼盤,
其上有環(huán)形通、暗的刻線,有光電發(fā)射和接收器件讀取,獲得四組正弦波信號組合成A、B、C、D,每個正弦波相差90度相位差(相對于-一個周波為360度),
將C、D信號反向，疊加在A、B兩相上,可增強穩(wěn)定信號;另每轉(zhuǎn)輸出-一個Z相脈沖以代表零位參考位。由于A、B兩相相差90 .度，可通過比較A相在前還是B相在前,
以判別編碼器的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn),通過零位脈沖,可獲得編碼器的零位參考位。編碼器碼盤的材料有玻璃、金屬、塑料;玻璃碼盤是在玻璃上沉積很薄的刻線,其熱穩(wěn)定性好,精度高。
金屬碼盤直接以通和不通刻線,不易碎,但由于金屬有一定的厚度,精度就有限制,其熱穩(wěn)定性就要比玻璃的差一個數(shù)量級。
什么是Kubler編碼器？如何工作的呢？