脈沖編碼器是光學(xué)位置檢測元件，碼盤直接安裝在電機的旋轉(zhuǎn)軸上，檢測軸的旋轉(zhuǎn)角度位置和速度變化，其輸出信號為電脈沖。 該檢測方式的特點是非接觸式無摩擦和磨損，驅(qū)動轉(zhuǎn)矩小，響應(yīng)速度快。 缺點是不耐污染，易碎。 根據(jù)其編碼方式，可以分為增量式和絕對值式。數(shù)控機床脈沖編碼器工作原理是什么?

根據(jù)檢測原理，編碼器分為光學(xué)式、磁性、感應(yīng)式和靜電容量式。 根據(jù)其刻度方法和信號輸出形式，分為增量型、絕對值型、混合型3種。

1 .增量型編碼器的動作原理

增量式旋轉(zhuǎn)編碼器通過內(nèi)部的兩個光接收管轉(zhuǎn)換該角度碼輪的定時和相位關(guān)系，得到該角度碼輪的角度位移量增加(正方向)或減少)的負方向。

下面對增量型旋轉(zhuǎn)編碼器的內(nèi)部動作原理進行說明

a、b兩點與2個感光性受體對應(yīng)，a、b兩點間的距離為S2，角度編碼盤的晶格間距分別為S0和S1。

根據(jù)輸出波形圖，每個運動周期的定時為

順時針運動

逆時針運動

甲乙

1 1

0 1

0 0

1 0

甲乙

1 1

1 0

0 0

0 1

由此，可以通過AB相了解編碼器當(dāng)前的旋轉(zhuǎn)方向和速度。

2 .絕對值編碼器的動作原理

絕對代碼盤中有許多光通道的刻線，各刻線依次為2線、4線、8線、16線。 整理一下。 這樣，在編碼器的各位置，通過讀取各得分線的開、關(guān)，得到從2的零次方到2的n-1次方的唯一的二進制代碼(格雷碼)的集合。 這被稱為n位絕對編碼器。 這樣的編碼器由光電編碼盤的機械位置決定，不受停電、干擾的影響。

每個由機械位置決定的位置，絕對編碼器都是唯一的，不需要存儲，不需要尋找基準點，也不需要經(jīng)常計數(shù)，也不需要什么時候知道位置，什么時候讀取那個位置。 由此，編碼器的抗干擾特性、數(shù)據(jù)的可靠性大幅提高。

圖1從旋轉(zhuǎn)絕對值編碼器到多旋轉(zhuǎn)絕對值編碼器

旋轉(zhuǎn)單圈絕對值編碼器，在旋轉(zhuǎn)中測量光電編碼盤各軌道的得分線，獲取唯一的代碼。 如果旋轉(zhuǎn)360度以上，代碼又會回到原點。 這不符合絕對代碼的唯一原則，因此這樣的代碼只能用于旋轉(zhuǎn)范圍360度以內(nèi)的測量。 被稱為單圈絕對值編碼器。

測量旋轉(zhuǎn)超過360度的范圍時，需要多圈絕對值編碼器。

編碼器制造商利用鐘表齒輪機械的原理，在中心碼盤旋轉(zhuǎn)時，通過齒輪驅(qū)動另一組碼盤(或多組齒輪、多組碼盤) )，在單圈的碼盤基礎(chǔ)上進一步增加轉(zhuǎn)速的碼盤，從而實現(xiàn)編碼器這種絕對編碼器被稱為多旋轉(zhuǎn)式絕對編碼器，同樣由機械位置決定代碼，各位置的代碼不唯一重復(fù)，也不需要存儲。多旋轉(zhuǎn)編碼器的另一個優(yōu)點是，由于測量范圍廣，實際使用大多比較充裕，安裝時不需要尋找零點，以某個中間位置為起點即可，安裝調(diào)整大幅變得簡單。

3 .編碼器的信號輸出型

a  )增量編碼器的接線和輸出

增量型編碼器一般使用a、b、z三相輸出信號，外加24V和0V； a、b輸出相位相差90度的脈沖信號，z相每旋轉(zhuǎn)1周輸出1個脈沖作為零點信號。

單相連接時，用于單向計數(shù)，測量單向速度。

A.B二相連接，用于正反計數(shù)、正反判斷和速度判斷。

在a、b、z三相連接中，用于帶參考位修正的位置測量。

a、A-、b、B-、z、Z-連接是具有對稱的負信號的連接，因此電流作用于電纜的電磁場為0，衰減最小，最適合噪聲，能夠傳輸遠距離。

增量型編碼器連接PLC上的FM350、FM450高速計數(shù)模塊，通過累計計算當(dāng)前位置。

b  )絕對值編碼器的接線和輸出

向絕對值編碼器布線施加時鐘信號c、C-、數(shù)據(jù)信號d、D-、24V和0V； 數(shù)據(jù)通過二進制或格雷碼發(fā)送，大多數(shù)使用SSI同步串行通信和DP通信，傳輸距離較短時也可以使用并行通信。

SSI接口(RS422模式)通過兩條數(shù)據(jù)線、兩條時鐘線連接，從接收設(shè)備向編碼器發(fā)送中斷的時鐘脈沖，絕對的位置值從編碼器與時鐘脈沖同步輸出到接收設(shè)備。

以來自接收設(shè)備的時鐘信號為觸發(fā)，編碼器從高位(MSB  )開始與時鐘信號同步地輸出串行信號。 SSI標(biāo)準信號在未發(fā)送信號時時鐘和數(shù)據(jù)位都是高位，在時鐘信號的最初的下降沿開始蓄積編碼器的當(dāng)前值，在從時鐘信號的上升沿延遲了T2個延遲時間后發(fā)送編碼器數(shù)據(jù)信號。

T=0.9—11us各脈沖周期n是編碼器的總比特數(shù)

t1大于0.45us的每1個脈沖的半周期

t20.4us數(shù)據(jù)輸出延遲時間

t3=12—35us數(shù)據(jù)恢復(fù)(熄滅)時間

絕對值編碼器與PLC上的SM338模塊連接，每個模塊有3個通道。

4 .增量型編碼器和絕對值編碼器的區(qū)別和應(yīng)用

絕對值編碼器在切斷電源后可以存儲當(dāng)前位置，輸出為SSI串行通信和DP通信信號。 增量型編碼器需要接通電源尋找基準點，切斷電源后無法記憶當(dāng)前的位置。

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