严格来说,编码器只会告诉你如何定位以及如何执行。 定位需要通过数控系统(或PLC等控制器)控制伺服或步进电机来实现。 编码器就像人眼。 您知道电机轴或负载处于某个当前位置。 工业上普遍采用光电编码器。 这是一个简短的解释。

编码原理器工作在哪一层_编码原理器工作原理图_编码器工作原理

1.简述编码原理及位置测量

光电编码器位于一个非常薄且轻的圆盘上。 它是通过精密仪器蚀刻雕刻出许多细小的缝隙,相当于将360度细分为许多等份,比如1024组,这样每组之间的角度差就是360/1024度=0度。

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然后是一个精密光源,安装在码盘的一侧。 在码盘的另一侧,会有一个接收器之类的,它采用光敏电阻等元件加上放大和整形电路。 这样,当码盘转动时,就有光从间隙中穿过,接收器立即接收到光脉冲。 经过电路处理后,输出电脉冲信号。 这样,码盘旋转一周,相应输出1024个脉冲。 如果第一个脉冲位置为 0 ,则第二个脉冲位置为 0.°,第三个脉冲位置为 0.°*2,以此类推。 这样,只要有仪器能读到脉冲数,就可以知道码盘对应的位置。 如果将编码器安装在电机轴上。 电机轴与编码板刚性连接。 两者之间的位置关系将一一对应。 通过读取编码器脉冲,可以知道电机的轴位置。

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比如电机轴会通过同步带、齿轮、链条等来驱动一些负载,比如控制丝杆。 这就会产生所谓的电子齿轮比关系。 电机旋转一圈,螺杆前进多少毫米? 这样我们就可以读取相应的编码器输出了多少个脉冲,并根据脉冲数可以推算出螺杆的当前位置。

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然而,编码器是圆形的。 如果它无限旋转,则角度将是无限的。 因此,设计了增量式编码器。 当它旋转一周时,会输出三组信号ABZ,其中AB是同一个脉冲,如上所述。 一圈有1024个脉冲。 AB相脉冲对应一圈的圆周角,两个脉冲处于正交状态。 如果是正转和反转,通过判断AB相脉冲的上升沿和下降沿的顺序,就可以知道编码器当前是顺时针旋转还是逆时针旋转。

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还有Z相脉冲,因为虽然圆会继续旋转,角度会无穷无尽,但只是一周又一周地重复。 零相脉冲固定在圆上的某个位置。 编码器每旋转一圈,只输出一个零相脉冲,所以如果以Z相脉冲作为参考点,系统每读到这个脉冲就会清零一次,这样就可以控制最大角度360°以内,相当于零参考点。 。

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这样,即使系统断电重新上电,只要能找到这个参考点,就可以知道螺杆的初始位置。

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上述定位称为增量坐标系,因此编码器为增量编码器,因其灵活、廉价而得到广泛应用。

如果设备只需要旋转一次,即角度在360°以内,则编码器可以细分得更精确。 比如有13位,相当于每转2^13个脉冲,对应360°。 该脉冲数与角度一一对应,因此系统断电时无需重新调整零位。 这种类型的编码器称为单圈绝对值编码器。 如果负载需要旋转多次,则圈数不能很大。 例如,5圈相当于5*360°=1800°。 这样,脉冲就一一对应了1800°。 这些用于一些高端数控机床。 更重要的是,您可以知道螺杆当前的精确位置或某些旋转工作,而不必担心系统断电并重置为零。

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另外,编码器还有磁电方式。 例如,在码盘上加工有许多南北间隔的小磁铁。 小磁铁的信号通过霍尔读取,输出信号也被放大并形成电脉冲。 这个点和光电编码器类似,价格会便宜一些,可靠性会高一些,但是精度比光电编码器差一些。

2、PLC如何通过编码器判断位置

PLC可以输入开关量,即一个高电平和一个低电平电压,编码器脉冲信号可以理解在一定时间内以极快的速度完成的一组开关量。 但由于这个开关量的频率太高,PLC的普通I/O口无法准确读取这些脉冲的个数。 由于PLC工作过程中存在一个扫描周期,因此每隔一段时间就需要刷新一次。 普通I/O口的数据,但编码器的精度太高,单位时间输出的脉冲数太多,普通I/O无法处理。

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一般PLC都会设计有高速计数口,本质上是利用底层单片机的硬件逻辑来完成这些编码器计数,避免了扫描周期问题。 PLC 设计有特殊的高速计数指令。 使用时直接调用这些。 命令读取当前脉冲值。

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但在脉冲的计算和输出中,由于扫描周期的存在,往往存在滞后效应。 如果用来控制一些执行机构,例如气缸来执行切割动作,则必须考虑提前补偿的问题。

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提醒一下,如果要使用PLC来控制伺服或步进系统,通常不需要通过编码器反馈来判断位置。 您可以使用一些PLS指令向伺服驱动器发送位置脉冲。 位置环形成于伺服驱动器内部。 好吧,PLC只是一个指令机构,并没有形成位置闭环。 当然,如果是专门由定位模块控制,采用NC等控制方式,则可以在其内部构建位置闭环。

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