生活中常用的電梯怎么正確地把人們送到指定樓層？ 機(jī)床如何正確切割材料？ 伺服電機(jī)是如何保證旋轉(zhuǎn)位置精度的？ 這都要?dú)w功于編碼器，編碼器是什么？ 他是怎么準(zhǔn)確測(cè)量馬達(dá)位置的呢？ 今天我們來(lái)談?wù)?a href="http://www.fzf8.cn/" target="_self">編碼器吧。

一、什么是編碼器

編碼器是一種創(chuàng)建信號(hào)或數(shù)據(jù)并將其轉(zhuǎn)換為可以通信、發(fā)送和存儲(chǔ)的信號(hào)格式的裝置。 編碼器將角位移或直線位移轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，前者稱為碼盤，后者稱為線規(guī)。 他是工業(yè)常用的電機(jī)定位設(shè)備，能準(zhǔn)確測(cè)試電機(jī)的角位移和旋轉(zhuǎn)位置。

二、編碼器的分類

根據(jù)工作原理，編碼器可以分為增量式和絕對(duì)值式兩種。 增量編碼器將位移轉(zhuǎn)換為周期性電信號(hào)，將該電信號(hào)轉(zhuǎn)換為計(jì)數(shù)脈沖，用脈沖個(gè)數(shù)表示位移的大小。 由于絕對(duì)編碼器的各個(gè)位置對(duì)應(yīng)于確定的數(shù)字代碼，因此其顯示值只與測(cè)量的開(kāi)始位置和結(jié)束位置有關(guān)，與測(cè)量的中間過(guò)程無(wú)關(guān)。

增量編碼器通常有3個(gè)輸出端口，分別是a相、b相、z相的輸出，a相與b相間有延遲1/4周期的脈沖輸出，可以根據(jù)延遲關(guān)系區(qū)分正反轉(zhuǎn)，而且a相、b相的上升沿和下降沿z相是一圈的脈沖，每圈發(fā)出一個(gè)脈沖。

增量測(cè)量法的光柵由周期性的網(wǎng)格構(gòu)成。 位置信息通過(guò)計(jì)算某點(diǎn)的增量數(shù)(測(cè)量步數(shù))得到。 由于需要使用絕對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)來(lái)決定位置值，因此圓格子代碼盤有基準(zhǔn)點(diǎn)軌道。

絕對(duì)編碼器對(duì)應(yīng)1圈，在每個(gè)基準(zhǔn)角度上輸出與該角度對(duì)應(yīng)的wei一的二進(jìn)制數(shù)值，可以用外部記錄裝置記錄和測(cè)量多個(gè)位置。

接通編碼器電源后，將立即獲得位置值，可通過(guò)之后的信號(hào)處理電子電路隨時(shí)讀取。 不需要移動(dòng)軸進(jìn)行基準(zhǔn)點(diǎn)歸零操作。 絕對(duì)位置信息來(lái)自圓格子代碼盤，它由一系列絕對(duì)代碼組成。 單獨(dú)的增量軌道信號(hào)通過(guò)細(xì)分來(lái)生成位置值，同時(shí)也可以生成可選擇的增量軌道信號(hào)。

單圈編碼器的絕對(duì)位置值信息每圈重復(fù)一次。 多圈編碼器也能區(qū)分每圈的位置值。

這些有zui大的不同。 增量型編碼器的位置由根據(jù)零標(biāo)記計(jì)算出的脈沖數(shù)決定，但絕對(duì)值編碼器的位置由輸出代碼的讀取值決定。 由于在一周內(nèi)，各位置的輸出代碼的讀取值是唯一的，因此即使關(guān)閉電源，絕對(duì)型編碼器也不會(huì)與實(shí)際位置分離。 如果重新接通電源，位置讀數(shù)目前仍然有效，不需要像增量編碼器那樣尋找零標(biāo)記。三、編碼器的工作原理

中心有軸的光電編碼盤，上面有環(huán)狀的開(kāi)、暗刻線，光電發(fā)射和接收裝置讀取，將得到的4組正弦波信號(hào)組合為a、b、c、d，每正弦波產(chǎn)生90度的相位差(相對(duì)于一個(gè)頻率為360度) 每轉(zhuǎn)1圈輸出表示零參照位的z相脈沖。

由于a、b兩相相差90度，因此可以通過(guò)比較a相是前還是b相是前來(lái)判斷編碼器的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，可以通過(guò)零脈沖得到編碼器的零參照比特。 繩輪的材料是玻璃、金屬和塑料。 碼輪是在玻璃上堆積了薄的得分線，熱穩(wěn)定性好，精度高。 繩輪直接通與通不刻劃線，不易損壞，但由于金屬有一定的厚度，精度有限，其熱穩(wěn)定性比玻璃差一個(gè)數(shù)量級(jí)。 繩輪經(jīng)濟(jì)，成本低，但精度、熱穩(wěn)定性、壽命都很差

分辨率—編碼器每旋轉(zhuǎn)360度提供多少貫通或暗刻線稱為分辨率，也稱為分析分度或直接提供多少線，一般每旋轉(zhuǎn)5~10000條線。

四、位置測(cè)量及反饋控制原理

在電梯、機(jī)床、材料加工、電動(dòng)機(jī)反饋系統(tǒng)以及測(cè)量和控制設(shè)備中，編碼器占有非常重要的地位。 編碼器利用光幕和紅外光源，通過(guò)光接收器將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為TTL(HTL  )電信號(hào)，分析TTL電平的頻率和高電平的個(gè)數(shù)，直觀地反映了電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度和旋轉(zhuǎn)位置。

由于可以正確測(cè)量角度和位置，因此將編碼器和變頻器設(shè)為閉環(huán)控制系統(tǒng)，可以更準(zhǔn)確地進(jìn)行控制。 因此，電梯和機(jī)床等可以如此正確地使用。

根據(jù)以上情況可知，編碼器在結(jié)構(gòu)上分為增量型和絕對(duì)型兩種，都將其他信號(hào)，例如光信號(hào)轉(zhuǎn)換為可分析控制的電信號(hào)。 我們生活中常見(jiàn)的電梯、機(jī)床正好基于電機(jī)的精確調(diào)節(jié)，通過(guò)電信號(hào)的反饋閉環(huán)控制，編碼器和逆變器也理所當(dāng)然地實(shí)現(xiàn)了精確控制。

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