電機(jī)為何要安裝編碼器？

2021-12-30

  某院校的學(xué)生到Ms.參的工廠參觀，正巧在總裝分廠看到工人們?cè)跒橐慌�電機(jī)安裝編碼器。幾個(gè)好奇心很強(qiáng)的小哥問一旁指導(dǎo)工人操作的技術(shù)人員小D：電機(jī)為什么要安裝編碼器？小D解釋說編碼器是個(gè)信號(hào)傳感器，將電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)傳送給電機(jī)控制器，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的調(diào)速、啟停。今天，我們就借這個(gè)話題聊聊電機(jī)常用的編碼器。


編碼器基本分類


編碼器是一個(gè)機(jī)械與電子緊密結(jié)合的精 密測(cè)量器件，將信號(hào)或數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼、轉(zhuǎn)換，用以通訊、傳輸和存儲(chǔ)的信號(hào)數(shù)據(jù)。按照不同的特征，編碼器分類情況如下：


● 碼盤和碼尺。直線位移轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的編碼器稱為碼尺，角位移轉(zhuǎn)換成電信的為碼盤。


● 增量型編碼器。提供位置、角度和圈數(shù)等信息，以每圈脈沖數(shù)定義分別率。


● 絶對(duì)值型編碼器。以角度增量的方式提供位置、角度和圈數(shù)等信息，每個(gè)角度增量賦予唯 一的編碼。


●混合式絶對(duì)值編碼器。混合式絶對(duì)值編碼器輸出兩組信息：一組信息用于檢測(cè)磁極位置，帶有絶對(duì)信息功能；另一組則完全同增量式編碼器的輸出信息。


增量式和絶對(duì)式編碼器的區(qū)別


增量式編碼器將位移轉(zhuǎn)換成周期性電信號(hào)，電信號(hào)再轉(zhuǎn)變成計(jì)數(shù)脈沖，脈沖的個(gè)數(shù)表示位移的大小；絶對(duì)式編碼器中，每一個(gè)位置對(duì)應(yīng)一個(gè)確定的數(shù)字碼，表示的值只與測(cè)量的起始和終止位置有關(guān)，而與測(cè)量的中間過程無關(guān)。


使用增量編碼器時(shí)，位置是從零位標(biāo)記開始計(jì)算的脈沖數(shù)量確定的，而絶對(duì)值型編碼器的位置是由輸出代碼的讀數(shù)確定的。在一圈里，每個(gè)位置的輸出代碼的讀數(shù)是唯 一的；　因此，當(dāng)電源斷開時(shí)，絶對(duì)型編碼器并不與實(shí)際的位置分離。如果電源再次接通，那么位置讀數(shù)仍是當(dāng)前的、有效的。


編碼器選型時(shí)應(yīng)確定的參數(shù)


● 安裝尺寸、出線方式及防護(hù)。包括兩方面：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(jí)是否滿足要求。


● 分辨率。編碼器工作時(shí)每圈輸出的脈沖數(shù)。


● 編碼器輸出電氣接口。常見的有推拉輸出型、電壓輸出、集電極開路、線驅(qū)動(dòng)輸出型。其輸出方式應(yīng)和其控制系統(tǒng)的接口電路相匹配。


電機(jī)常用的編碼器


●增量型編碼器


直接利用光電轉(zhuǎn)換原理輸出三組方波脈沖A、B和Z相。A、B兩組脈沖相位差90o，可方便地判斷出旋轉(zhuǎn)方向；Z相每轉(zhuǎn)一個(gè)脈沖，用于基準(zhǔn)點(diǎn)定位。其優(yōu)點(diǎn)：原理構(gòu)造簡(jiǎn)單，機(jī)械平均壽命可在幾萬小時(shí)以上，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高，適合于長(zhǎng)距離傳輸。缺點(diǎn)：無法輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)的絶對(duì)位置信息。


●絶對(duì)值型編碼器


直接輸出數(shù)字量的傳感器，傳感器圓形碼盤上沿徑向有若干同心碼道，每條道上由透光和不透光的扇形區(qū)相間組成，相鄰碼道的扇區(qū)數(shù)目是雙倍關(guān)系，碼盤上的碼道數(shù)就是它的二進(jìn)制數(shù)碼的位數(shù)，在碼盤的一側(cè)是光源，另一側(cè)對(duì)應(yīng)每一碼道有一光敏元件；當(dāng)碼盤處于不同位置時(shí)，各光敏元件根據(jù)受光照與否轉(zhuǎn)換出相應(yīng)的電平信號(hào)，形成二進(jìn)制數(shù)。


這種編碼器的特點(diǎn)是不要計(jì)數(shù)器，在轉(zhuǎn)軸的任意位置都可讀出一個(gè)固定的與位置相對(duì)應(yīng)的數(shù)字碼。顯然，碼道越多，分辨率就越高，對(duì)于一個(gè)具有 N位二進(jìn)制分辨率的編碼器，其碼盤要有N條碼道。目前國(guó)內(nèi)已有16位的絶對(duì)編碼器產(chǎn)品。