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在電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中，編碼器是用來測(cè)量電機(jī)轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)子位置核心部件。光電編碼器，它的轉(zhuǎn)軸和被測(cè)轉(zhuǎn)軸連在一起，由被測(cè)轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)它的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，然后將被測(cè)的物理量轉(zhuǎn)變?yōu)槎M(jìn)制編碼或者一串脈沖。
就以光電編碼器來說進(jìn)行細(xì)分又有三種類型，有增量式編碼器、式編碼器、混合式編碼器。其中的增量式編碼器多用于轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速測(cè)量，式編碼器多用于轉(zhuǎn)軸空間位置的測(cè)量，而混合式編碼器其實(shí)就是增量式編碼器和式編碼器的組合體，后端是置入處理芯片的。所以說其實(shí)這三類編碼器都具有測(cè)量轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速及空間位置的功能。
編碼器如何實(shí)現(xiàn)物理量的測(cè)量？
上圖是增量式編碼器的結(jié)構(gòu)示意圖。
被測(cè)轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)它的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)從而使光電碼盤轉(zhuǎn)動(dòng)。關(guān)鍵部位就是光電碼盤，在其周邊刻有節(jié)距相等的輻射狀窄縫，而且是兩組透明的檢測(cè)窄縫，這兩組透明的檢測(cè)窄縫是錯(cuò)開1/4節(jié)距，因此兩個(gè)光電變換器輸出信號(hào)在相位上相差90度。當(dāng)工作時(shí)，鑒向盤不動(dòng)的，只有主碼盤和其轉(zhuǎn)軸是跟被測(cè)轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)的，使發(fā)出的光源投射到主碼盤和鑒向盤上。
假如主碼盤的不透明區(qū)域和鑒向盤的透明窄縫對(duì)齊，投射光線是被全部遮擋的，此時(shí)編碼器輸出的電壓信號(hào)是小的。假如主碼盤的透明區(qū)域和鑒向盤透明窄縫對(duì)齊，投射光線是全部透過的，此時(shí)編碼器輸出的電壓信號(hào)是大的。
所以說增量式編碼器的主碼盤每轉(zhuǎn)一個(gè)刻度線周期，它就輸出一個(gè)近似正弦波電壓信號(hào)，而且兩組光電變換器輸出電壓信號(hào)相位差為90度。
如何利用編碼器測(cè)量轉(zhuǎn)速和角度
工作中，我們會(huì)碰到一些機(jī)械設(shè)備的旋轉(zhuǎn)軸需要測(cè)量它的運(yùn)作速度，和角度如五金行業(yè)的沖床，剪床，或者需要兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸按照一定轉(zhuǎn)速比運(yùn)行如金屬加工車床車螺紋等。
要實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，我們需要在被測(cè)量的軸上安裝一個(gè)編碼器一般是增量型，要測(cè)量軸的正反轉(zhuǎn)采用AB相輸出，只要測(cè)量一個(gè)方向的用A單相輸出即可，如果還需要測(cè)量角度位置的話采用ABZ相輸出的編碼器比較好。
安裝好編碼器后，在編碼器的輸出端還要接上測(cè)量控制器，一般采用一下幾種控制器：1、單片機(jī)或DSP，采用這種控制器根據(jù)接口電路的不同可以選用集電極 開路輸出或差動(dòng)輸出的編碼器。2、PLC控制器，如果是接PLC基本單元的一般選用集電極開路輸出，如果是擴(kuò)展單元的話有集電極的也有差動(dòng)輸入的。3、數(shù) 控加工卡、伺服驅(qū)動(dòng)器，用這種控制器大部分情況下選用差動(dòng)輸出型編碼器。
測(cè)量控制器接完后，下一步就是軟件程序的編寫， 下圖就是用三菱PLC測(cè)量轉(zhuǎn)速的一個(gè)說明。
軟件編程思路如下：第壹步在的時(shí)間內(nèi)計(jì)數(shù)輸入脈沖數(shù)量到D0，第二步四則運(yùn)算，計(jì)算出轉(zhuǎn)速N=60*D0*1000/（n*t），其中n表示編碼器轉(zhuǎn)一圈輸出脈沖數(shù)，t表示的測(cè)量時(shí)間（ms）
采用這種方法測(cè)量精度和編碼器分辨率與測(cè)量時(shí)間寬度成反比，在旋轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)速較高時(shí)（200r/min以上），誤差可以達(dá)到在5R/MIN以下。
如果要測(cè)量角度位置，只需累加Z相脈沖數(shù)量+A或B相的計(jì)數(shù)脈沖數(shù)，就能算出當(dāng)前位置是第幾圈多少角度。
采用這種方法要注意，gao轉(zhuǎn)速時(shí)控制器可接受的脈沖速度，超過極限值，測(cè)量不準(zhǔn)確。
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