德國海德漢HEIDENHAIN角度編碼器高精度應(yīng)用的HEIDENHAIN產(chǎn)品
DR. JOHANNES HEIDENHAIN GmbH開發(fā)和生產(chǎn)直線光柵尺、角度編碼器、旋轉(zhuǎn)編碼器、CNC數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)顯裝置,這些產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于機床、自動化系統(tǒng)和計量領(lǐng)域。HEIDENHAIN產(chǎn)品還包括長度計、信號轉(zhuǎn)換器、測頭和測試設(shè)備。
詳細了解HEIDENHAIN解決方案的亮點,包括超高精度和可信賴的可重復(fù)性和高重復(fù)精度。高過程可靠性、高動態(tài)性能、操作簡單和高工作效率定讓您獲益匪淺。
HEIDENHAIN角度編碼器:旋轉(zhuǎn)軸的全面解決方案
HEIDENHAIN角度編碼器可高精度測量角度,精度可達數(shù)角秒。豐富的產(chǎn)品為不同應(yīng)用提供理想解決方案:封閉式編碼器設(shè)計堅固,模塊型編碼器應(yīng)用靈活,還包括配精密軸承的角度編碼器模塊。因此,在不同應(yīng)用中都能實現(xiàn)過程的高可靠性和定位的高精度。
德國海德漢HEIDENHAIN角度編碼器內(nèi)置軸承角度編碼器
內(nèi)置軸承角度編碼器系統(tǒng)精度高,是苛刻應(yīng)用的理想選擇,例如機床和印刷機。
德國海德漢 HEIDENHAIN 角度編碼器工作原理
德國海德漢(HEIDENHAIN)作為精密測量領(lǐng)域的企業(yè),其生產(chǎn)的角度編碼器憑借高精度、高可靠性等優(yōu)勢,廣泛應(yīng)用于數(shù)控機床、自動化設(shè)備等制造領(lǐng)域。角度編碼器是一種能夠?qū)C械角度位置轉(zhuǎn)換為電信號的精密測量裝置,其工作原理基于光電、電磁或電容等物理效應(yīng),下面將從不同類型角度編碼器詳細解析其工作原理。
光電式角度編碼器工作原理
基本結(jié)構(gòu)
光電式角度編碼器主要由碼盤、光源、光電探測器、信號處理電路等部分組成。碼盤是其核心部件,通常由玻璃或金屬材料制成,表面刻有一系列明暗相間的編碼軌道,這些軌道按照一定的規(guī)律分布,形成不同的編碼圖案,如絕對式碼盤的二進制編碼或增量式碼盤的均勻柵格。光源一般采用發(fā)光二極管(LED),用于產(chǎn)生穩(wěn)定的光信號;光電探測器則由多個光敏元件組成,用于接收透過碼盤的光信號,并將其轉(zhuǎn)換為電信號 。
HEIDENHAIN角度編碼器工作過程
當碼盤隨著被測軸一起旋轉(zhuǎn)時,光源發(fā)出的光線透過碼盤上的透光區(qū)域照射到光電探測器上,光電探測器將光信號轉(zhuǎn)換為電信號,產(chǎn)生高電平;而當光線被碼盤上的不透光區(qū)域遮擋時,光電探測器輸出低電平。這樣,碼盤的旋轉(zhuǎn)就被轉(zhuǎn)換為一系列高低電平變化的脈沖信號。對于增量式光電角度編碼器,碼盤上的柵格均勻分布,每旋轉(zhuǎn)一個柵格,光電探測器就會輸出一個脈沖信號,通過對脈沖信號進行計數(shù),就可以計算出碼盤的旋轉(zhuǎn)角度和速度。例如,若碼盤上有 1000 個柵格,當計數(shù)到 100 個脈沖時,就表示碼盤旋轉(zhuǎn)了 36°(360°÷1000×100)。
對于絕對式光電角度編碼器,碼盤上的編碼軌道按照二進制或其他編碼方式排列,每個位置都對應(yīng)著的編碼。當碼盤旋轉(zhuǎn)到某一位置時,光電探測器會輸出一組特定的二進制編碼,通過對這組編碼進行解碼,就可以直接確定碼盤的絕對角度位置,無需像增量式編碼器那樣進行累計計數(shù),從而避免了斷電丟失數(shù)據(jù)等問題。
信號處理
光電探測器輸出的電信號通常比較微弱,且容易受到噪聲干擾,因此需要經(jīng)過信號處理電路進行放大、濾波、整形等處理。放大電路用于提高信號的幅度,濾波電路可以去除高頻噪聲,整形電路則將不規(guī)則的信號轉(zhuǎn)換為標準的方波信號,以便后續(xù)的計數(shù)和處理。此外,為了提高測量精度和抗干擾能力,海德漢光電式角度編碼器還采用了細分技術(shù),即將一個脈沖信號細分為多個更小的脈沖,從而實現(xiàn)更高的分辨率。
電磁式角度編碼器工作原理
HEIDENHAIN角度編碼器基本結(jié)構(gòu)
電磁式角度編碼器主要由感應(yīng)盤、激磁線圈、感應(yīng)線圈、信號處理電路等組成。感應(yīng)盤通常由鐵磁材料制成,表面刻有周期性變化的磁性圖案;激磁線圈用于產(chǎn)生交變磁場,感應(yīng)線圈則用于感應(yīng)磁場的變化并產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。
工作過程
當激磁線圈通入交變電流時,會產(chǎn)生交變磁場,該磁場作用于感應(yīng)盤上。由于感應(yīng)盤表面的磁性圖案不同,會導(dǎo)致磁場在感應(yīng)盤上的分布發(fā)生變化。當感應(yīng)盤隨著被測軸旋轉(zhuǎn)時,感應(yīng)線圈所處的磁場強度和方向也會發(fā)生周期性變化,根據(jù)電磁感應(yīng)原理,感應(yīng)線圈中就會產(chǎn)生相應(yīng)的感應(yīng)電動勢。感應(yīng)電動勢的大小和相位與感應(yīng)盤的旋轉(zhuǎn)角度密切相關(guān)。通過對感應(yīng)電動勢的大小和相位進行檢測和分析,就可以計算出感應(yīng)盤的旋轉(zhuǎn)角度。
信號處理
感應(yīng)線圈輸出的感應(yīng)電動勢同樣是微弱的模擬信號,需要經(jīng)過信號處理電路進行放大、濾波、解調(diào)等處理。放大和濾波過程與光電式編碼器類似,解調(diào)電路則用于從感應(yīng)電動勢中提取出與角度相關(guān)的信息。經(jīng)過處理后的信號可以轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號,以便進行角度的精確計算和顯示。
電容式角度編碼器工作原理
HEIDENHAIN角度編碼器基本結(jié)構(gòu)
電容式角度編碼器主要由定極板、動極板、信號處理電路等組成。定極板和動極板通常由金屬材料制成,它們之間形成電容。動極板與被測軸相連,能夠隨著被測軸一起旋轉(zhuǎn)。
工作過程
當動極板隨著被測軸旋轉(zhuǎn)時,動極板與定極板之間的相對位置發(fā)生變化,根據(jù)電容的計算公式C=dεS
(其中C
為電容,ε
為介電常數(shù),S
為極板正對面積,d
為極板間距),電容值會發(fā)生相應(yīng)的變化。通過檢測電容值的變化,就可以確定動極板的旋轉(zhuǎn)角度,進而得到被測軸的角度位置。例如,當動極板旋轉(zhuǎn)使極板正對面積增大時,電容值增大;反之,電容值減小。
HEIDENHAIN角度編碼器信號處理
電容值的變化是一個微小的量,需要通過高精度的電容檢測電路將其轉(zhuǎn)換為電信號。常用的方法是將電容值的變化轉(zhuǎn)換為電壓或頻率的變化,然后經(jīng)過放大、濾波、整形等處理,最終得到與角度相關(guān)的數(shù)字信號,實現(xiàn)角度的測量。
海德漢 HEIDENHAIN 角度編碼器通過上述不同類型的工作原理,將機械角度位置精確地轉(zhuǎn)換為電信號,并經(jīng)過一系列信號處理,為工業(yè)自動化等領(lǐng)域提供了可靠的角度測量解決方案。其高精度、高可靠性的性能得益于先進的制造工藝和信號處理技術(shù),能夠滿足各種高精度測量場合的需求。
相關(guān)產(chǎn)品
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