編碼器基礎知識

2022-06-05 10:03:02 字數 4773 閱讀 8438

各種輸出形式的旋轉編碼器與後續裝置(plc、計數器等)接線分別怎麼接?

⑴與plc連線,以cpm1a為例

①npn集電極開路輸出

方法1:如下圖所示

這種接線方式應用於當感測器的工作電壓與plc的輸入電壓不同時,取編碼器電晶體部分,另外串入電源,以無電壓形式接入plc。但是需要注意的是,外接電源的電壓必須在dc30v以下,開關容量每相35ma以下,超過這個工作電壓,則編碼器內部可能會發生損壞。

具體接線方式如下:編碼器的褐線接編碼器工作電壓正極,藍線接編碼器工作電壓負極,輸出線依次接入plc的輸入點,藍線接外接電源負極,外接電源正極接入plc的輸入com端。

方法2:編碼器的褐線接電源正極,輸出線依次接入plc的輸入點,藍線接電源負極,再從電源正極端拉根線接入plc輸入com端。

②電壓輸出

接線方式如圖所示:

具體接線方式如下:編碼器的褐線接電源正極,輸出線依次接入plc

的輸入點,藍線接電源負極,再從電源正極端拉根線接入plc輸入com端。

不過需要注意的是,不能以下圖方式接線。

③pnp集電極開路輸出

接線方式如下圖所示:

具體接線方式如下:編碼器的褐線接工作電壓正極,藍線接工作電壓負極,輸出線依次接入plc的輸入com端,再從電源負極端拉根線接入plc的輸入com端。

④線性驅動輸出

具體接線如下:輸出線依次接入後續裝置相應的輸入點,褐線接工作電壓的正極,藍線接工作電壓的負極。

⑵與計數器連線,以h7cx(omron制)為例

h7cx輸入訊號分為無電壓輸入和電壓輸入。

①無電壓輸入:

以無電壓方式輸入時,只接受npn輸出訊號。

npn集電極開路輸出的接線方式如下:

具體接線方式如下:褐線接電源正極,藍線接電源負極,再從電源負極端拉根線接6號端子,黑線和白線接入8和9號端子,如果需要自動復位,則橙線接入7號端子。

npn電壓輸出的接線方式如下:

接線方式與npn集電極開路輸出方式一樣。

②電壓輸入

npn集電極開路輸出的接線方式如下圖所示:

具體接線方式如下:褐線接電源正極,藍線接電源負極,再從電源負極端拉根線接6號端子,黑線和白線接入8和9號端子,如果需要自動復位,則橙線接入7號端子。

pnp集電極開路輸出的接線方式如下圖所示:

編碼器軸每旋轉一圈,a相和b相都發出相同的脈衝個數,但是a相和b相之間存在乙個90°(電氣角的一週期為360°)的電氣角相位差,可以根據這個相位差來判斷編碼器旋轉的方向是正轉還是反轉,正轉時,a相超前b相90°先進行相位輸出,反轉時,b相超前a相90°先進行相位輸出(如下圖所示)。編碼器每旋轉一圈,z相只在乙個固定的位置發乙個脈衝,所以可以作為復位相或零位相來使用。

旋轉編碼器的集電極開路輸出、電壓輸出、互補輸出和線性驅動輸出之間的區別是什麼?

集電極開路輸出是以輸出電路的電晶體發射極作為公共端,並且集電極懸空的輸出電路。一般分為npn集電極開路輸出(見圖1)和pnp集電極開路輸出(見圖2)。

電壓輸出是在集電極開路輸出的電路基礎上,在電源間和集電極之間接了乙個上拉電阻,使得集電極和電源之間能有乙個穩定的電壓狀態,見圖3。

互補輸出是輸出上具備npn和pnp兩種輸出電晶體的輸出電路。根據輸出訊號的[h]、[l],2個輸出電晶體互動進行[on]、[off]動作,比集電極開路輸出的電路傳輸距離能稍遠,也可與集電極開路輸入機器(npn、pnp)連線。輸出電路見圖4。

線性驅動輸出是採用rs-422標準,用am26ls31晶元應用於高速、長距離資料傳輸的輸出模式。訊號以差分形式輸出,因此抗干擾能力更強。輸出訊號需專門能接收線性驅動輸出的裝置才能接收。

輸出電路見圖5。

旋轉編碼器是用來測量轉速的裝置,光電式旋轉編碼器通過光電轉換,可將輸出軸的角位移、角速度等機械量轉換成相應的電脈衝以數字量輸出(rep)。它分為單路輸出和雙路輸出兩種。技術引數主要有每轉脈衝數(幾十個到幾千個都有),和供電電壓等。

單路輸出是指旋轉編碼器的輸出是一組脈衝,而雙路輸出的旋轉編碼器輸出兩組a/b相位差90度的脈衝,通過這兩組脈衝不僅可以測量轉速,還可以判斷旋轉的方向。

編碼器如以訊號原理來分可分為

增量脈衝編碼器:spc

絕對脈衝編碼器:apc

兩者一般都應用於速度控制或位置控制系統的檢測元件.

增量型編碼器與絕對型編碼器的區分

工作原理:

由乙個中心有軸的光電碼盤,其上有環形通、暗的刻線,有光電發射和接收器件讀取,獲得四組正弦波訊號組合成a、b、c、d,每個正弦波相差90度相位差(相對於乙個周波為360度),將c、d訊號反向,疊加在a、b兩相上,可增強穩定訊號;另每轉輸出乙個z相脈衝以代表零位參考位。

由於a、b兩相相差90度,可通過比較a相在前還是b相在前,以判別編碼器的正轉與反轉,通過零位脈衝,可獲得編碼器的零位參考位。

編碼器碼盤的材料有玻璃、金屬、塑料,玻璃碼盤是在玻璃上沉積很薄的刻線,其熱穩定性好,精度高,金屬碼盤直接以通和不通刻線,不易碎,但由於金屬有一定的厚度,精度就有限制,其熱穩定性就要比玻璃的差乙個數量級,塑料碼盤是經濟型的,其成本低,但精度、熱穩定性、壽命均要差一些。

解析度—編碼器以每旋轉360度提供多少的通或暗刻線稱為解析度,也稱解析分度、或直接稱多少線,一般在每轉分度5~10000線。

訊號輸出:

訊號輸出有正弦波(電流或電壓),方波(ttl、htl),集電極開路(pnp、npn),推拉式多種形式,其中ttl為長線差分驅動(對稱a,a-;b,b-;z,z-),htl也稱推拉式、推挽式輸出,編碼器的訊號接收裝置介面應與編碼器對應。

訊號連線—編碼器的脈衝訊號一般連線計數器、plc、計算機,plc和計算機連線的模組有低速模組與高速模組之分,開關頻率有低有高。

如單相聯接,用於單方向計數,單方向測速。

兩相聯接,用於正反向計數、判斷正反向和測速。

a、b、z三相聯接,用於帶參考位修正的位置測量。

a、a-,b、b-,z、z-連線,由於帶有對稱負訊號的連線,電流對於電纜貢獻的電磁場為0,衰減最小,抗干擾最佳,可傳輸較遠的距離。

對於ttl的帶有對稱負訊號輸出的編碼器,訊號傳輸距離可達150公尺。

旋轉編碼器由精密器件構成,故當受到較大的衝擊時,可能會損壞內部功能,使用上應充分注意。

注意的事項是:

(1)安裝

安裝時不要給軸施加直接的衝擊。

編碼器軸與機器的連線,應使用柔性聯結器。在軸上裝聯結器時,不要硬壓入。即使使用聯結器,因安裝不良,也有可能給軸加上比允許負荷還大的負荷,或造成撥芯現象,因此,要特別注意。

軸承壽命與使用條件有關,受軸承荷重的影響特別大。如軸承負荷比規定荷重小,可大大延長軸承壽命。

不要將旋轉編碼器進行拆解,這樣做將有損防油和防滴效能。防滴型產品不宜長期浸在水、油中,表面有水、油時應擦拭乾淨。

(2)振動

加在旋轉編碼器上的振動,往往會成為誤脈衝發生的原因。因此,應對設定場所、安裝場所加以注意。每**生的脈衝數越多,旋轉槽圓盤的槽孔間隔越窄,越易受到振動的影響。

在低速旋轉或停止時,加在軸或本體上的振動使旋轉槽圓盤抖動,可能會發生誤脈衝。

(3)關於配線和連線

誤配線,可能會損壞內部迴路,故在配線時應充分注意:

① 配線應在電源off狀態下進行,電源接通時,若輸出線接觸電源,則有時會損壞輸出迴路。

② 若配線錯誤,則有時會損壞內部迴路,所以配線時應充分注意電源的極性等。

3 若和高壓線、動力線並行配線,則有時會受到感應造成誤動作成損壞,所以要分離開另行配線。

④ 延長電線時,應在10m以下。並且由於電線的分布容量,波形的上公升、下降時間會較長,有問題時,採用施密特迴路等對波形進行整形。

⑤ 為了避免感應雜訊等,要盡量用最短距離配線。向積體電路輸入時,特別需要注意。

6 電線延長時,因導體電阻及線間電容的影響,波形的上公升、下降時間加長,容易產生訊號間的干擾(串音),因此應用電阻小、線間電容低的電線(雙絞線、遮蔽線)。

對於htl的帶有對稱負訊號輸出的編碼器,訊號傳輸距離可達300公尺

旋轉編碼器應用注意事項

一. ※增量旋轉編碼器選型應注意三方面的引數:

1.械安裝尺寸,包括定位止口,軸徑,安裝孔位;電纜出線方式;安裝空間體積;工作環境防護等級是否滿足要求。

2.解析度,即編碼器工作時每圈輸出的脈衝數,是否滿足設計使用精度要求。

3.電氣介面,編碼器輸出方式常見有推拉輸出(f型htl格式),電壓輸出(e),集電極開路(c,常見c為npn型管輸出,c2為pnp型管輸出),長線驅動器輸出。其輸出方式應和其控制系統的介面電路相匹配。

■二.※ 有網友問:請教如何使用增量編碼器?

1,增量型旋轉編碼器有解析度的差異,使用每圈產生的脈衝數來計量,數目從6到5400或更高,脈衝數越多,解析度越高;這是選型的重要依據之一。

2,增量型編碼器通常有三路訊號輸出(差分有六路訊號):a,b和z,一般採用ttl電平,a脈衝在前,b脈衝在後,a,b脈衝相差90度,每圈發出乙個z脈衝,可作為參考機械零位。一般利用a超前b或b超前a進行判向,我公司增量型編碼器定義為軸端看編碼器順時針旋轉為正轉,a超前b為90°,反之逆時針旋轉為反轉b超前a為90°。

也有不相同的,要看產品說明。

3,使用plc採集資料,可選用高速計數模組;使用工控機採集資料,可選用高速計數板卡;使用微控制器採集資料,建議選用帶光電耦合器的輸入埠。

4,建議b脈衝做順向(前向)脈衝,a脈衝做逆向(後向)脈衝,z原點零位脈衝。

5,在電子裝置中設立計數棧。

■三.※ 關於戶外使用或惡劣環境下使用

有網友來email問,他的裝置在野外使用,現場環境髒,而且怕撞壞編碼器。

我公司有鋁合金(特殊要求可做不鏽鋼材質)密封保護外殼,雙重軸承過載型編碼器,放在戶外不怕髒,鋼廠、重型裝置裡都可以用。

不過如果編碼器安裝部分有空間,我還是建議在編碼器外部再加裝一防護殼,以加強對其進行保護,必竟編碼器屬精密元件,一台編碼器和乙個防護殼的價值比較還是有一定差距的。

編碼器知識

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編碼器的工作原理

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旋轉編碼器工作原理

1 工作基本原理及型別 它是由乙個中心有軸的光電碼盤,其上有環形通 暗的刻線,有光電發射和接收器件讀取,獲得四組正弦波訊號組合成a b c d,每個正弦波相差90度相位差 相對於乙個周波為360度 將c d訊號反向,疊加在a b兩相上,可增強穩定訊號 另每轉輸出乙個z相脈衝以代表零位參考位。由於a ...