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    技術(shù)文章

    編碼器的作用與問(wèn)題解析

    點(diǎn)擊次數(shù):1098 發(fā)布時(shí)間:2023-5-30

    電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電流、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)軸的圓周方向相對(duì)位置等參數(shù),確定電機(jī)本體及被拖動(dòng)設(shè)備狀態(tài),進(jìn)一步地實(shí)時(shí)控制電機(jī)和設(shè)備的運(yùn)行狀況,從而實(shí)現(xiàn)伺服、調(diào)速等許多特定功能。這里,應(yīng)用編碼器作為前端測(cè)量元件,不僅大大簡(jiǎn)化了測(cè)量系統(tǒng),而且精密、可靠、功能強(qiáng)大。編碼器是一種將旋轉(zhuǎn)部件位置、位移物理量轉(zhuǎn)換成一串?dāng)?shù)字脈沖信號(hào)的旋轉(zhuǎn)式傳感器,這些脈沖信號(hào)被控制系統(tǒng)采集、處理,發(fā)出一系列指令,調(diào)整改變?cè)O(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。如果編碼器與齒輪條或螺旋絲杠結(jié)合在一起,也可用于測(cè)量直線運(yùn)動(dòng)部件的位置、位移物理量。編碼器(encoder)是將信號(hào)(如比特流)或數(shù)據(jù)進(jìn)行編制、轉(zhuǎn)換為可用以通訊、傳輸和存儲(chǔ)的信號(hào)形式的設(shè)備。編碼器把角位移或直線位移轉(zhuǎn)換成電信號(hào),前者稱為碼盤(pán),后者稱為碼尺。按照讀出方式編碼器可以分為接觸式和非接觸式兩種;按照工作原理編碼器可分為增量式和絕對(duì)式兩類(lèi)。增量式編碼器是將位移轉(zhuǎn)換成周期性的電信號(hào),再把這個(gè)電信號(hào)轉(zhuǎn)變成計(jì)數(shù)脈沖,用脈沖的個(gè)數(shù)表示位移的大小。絕對(duì)式編碼器的每一個(gè)位置對(duì)應(yīng)一個(gè)確定的數(shù)字碼,因此它的示值只與測(cè)量的起始和終止位置有關(guān),而與測(cè)量的中間過(guò)程無(wú)關(guān)


    由一個(gè)中心有軸的光電碼盤(pán),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(hào)組合成A、B、C、D,每個(gè)正弦波相差90度相位差(相對(duì)于一個(gè)周波為360度),將C、D信號(hào)反向,疊加在A、B兩相上,可增強(qiáng)穩(wěn)定信號(hào);另每轉(zhuǎn)輸出一個(gè)Z相脈沖以代表零位參考位。
    圖片
    由于A、B兩相相差90度,可通過(guò)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(guò)零位脈沖,可獲得編碼器的零位參考位。編碼器碼盤(pán)的材料有玻璃、金屬、塑料,玻璃碼盤(pán)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(pán)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(gè)數(shù)量級(jí),塑料碼盤(pán)是經(jīng)濟(jì)型的,其成本低,但精度、熱穩(wěn)定性、壽命均要差一些。
    分辨率—編碼器以每旋轉(zhuǎn)360度提供多少的通或暗刻線稱為分辨率,也稱解析分度、或直接稱多少線,一般在每轉(zhuǎn)分度5~10000線。
    電動(dòng)機(jī)反饋系統(tǒng)以及測(cè)量和控制設(shè)備中,編碼器占領(lǐng)著極其重要的地位。編碼器運(yùn)用光柵和紅外光源通過(guò)接收器將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成TTL(HTL)的電信號(hào),通過(guò)對(duì)TTL電平頻率和高電平個(gè)數(shù)的分析,直觀地反映出電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度和旋轉(zhuǎn)位置。
    由于角度和位置都可以精確的測(cè)量,所以可以將編碼器和變頻器組成閉環(huán)控制系統(tǒng),將控制更加精確化,能讓電機(jī)精確運(yùn)轉(zhuǎn)。


    1、編碼器本身故障:是指編碼器本身元器件出現(xiàn)故障,導(dǎo)致其不能產(chǎn)生和輸出正確的波形。這種情況下需更換編碼器或維修其內(nèi)部器件。
    2、編碼器連接電纜故障:這種故障出現(xiàn)的幾率 最高,維修中經(jīng)常遇到,應(yīng)是優(yōu)先考慮的因素。通常為編碼器電纜斷路、短路或接觸不良,這時(shí)需更換電纜或接頭。還應(yīng)特別注意是否是由于電纜固定不緊,造成松動(dòng)引起開(kāi)焊或斷路,這時(shí)需卡緊電纜。
    3、編碼器+5V電源下降:是指+5V電源過(guò)低, 通常不能低于4.75V,造成過(guò)低的原因是供電電源故障或電源傳送電纜阻值偏大而引起損耗,這時(shí)需檢修電源或更換電纜。
    4、絕對(duì)式編碼器電池電壓下降:這種故障通常有含義明確的報(bào)警,這時(shí)需更換電池,如果參考點(diǎn)位置記憶丟失,還須執(zhí)行重回參考點(diǎn)操作。
    5、編碼器電纜屏蔽線未接或脫落:這會(huì)引入干擾信號(hào),使波形不穩(wěn)定,影響通信的準(zhǔn)確性,必須保證屏蔽線可靠的焊接及接地。

    6、編碼器安裝松動(dòng):這種故障會(huì)影響位置控制 精度,造成停止和移動(dòng)中位置偏差量超差,甚至剛一開(kāi)機(jī)即產(chǎn)生伺服系統(tǒng)過(guò)載報(bào)警,請(qǐng)?zhí)貏e注意。
    7、光柵污染 這會(huì)使信號(hào)輸出幅度下降,必須用脫脂棉輕輕擦除油污。
    8、編碼器高速端未對(duì)中或安裝過(guò)緊:這會(huì)導(dǎo)致編碼器的滾珠軸承磨損發(fā)熱,軸承內(nèi)潤(rùn)滑油泄漏污染碼盤(pán),進(jìn)而影響信號(hào)采集


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