对于一些没有接触过这个行业的人,在选购电机或编码器时,会有这样的疑问:电机为什么要安装编码器?小D解释说编码器是个信号传感器,将电机的运行状态实时传送给电机控制器,实现电机的调速、启停。今天,我们就借这个话题聊聊电机常用的编码器。
编码器基本分类
编码器是一个机械与电子紧密结合的精 密测量器件,将信号或数据进行编码、转换,用以通讯、传输和存储的信号数据。按照不同的特征,编码器分类情况如下:
● 码盘和码尺。直线位移转换成电信号的编码器称为码尺,角位移转换成电信的为码盘。
● 增量型编码器。提供位置、角度和圈数等信息,以每圈脉冲数定义分别率。
● 絶对值型编码器。以角度增量的方式提供位置、角度和圈数等信息,每个角度增量赋予唯 一的编码。
●混合式絶对值编码器。混合式絶对值编码器输出两组信息:一组信息用于检测磁極位置,带有絶对信息功能;另一组则完全同增量式编码器的输出信息。
增量式和絶对式编码器的区别
增量式编码器将位移转换成周期性电信号,电信号再转变成计数脉冲,脉冲的个数表示位移的大小;絶对式编码器中,每一个位置对应一个确定的数字码,表示的值只与测量的起始和终止位置有关,而与测量的中间过程无关。
使用增量编码器时,位置是从零位标记开始计算的脉冲数量确定的,而絶对值型编码器的位置是由输出代码的读数确定的。在一圈里,每个位置的输出代码的读数是唯 一的; 因此,当电源断开时,絶对型编码器并不与实际的位置分离。如果电源再次接通,那么位置读数仍是当前的、有效的。
编码器选型时应确定的参数
● 安装尺寸、出线方式及防护。包括两方面:定位止口、轴径、安装孔位、电缆出线方式。安装空间体积;工作环境防护等级是否满足要求。
● 分辨率。编码器工作时每圈输出的脉冲数。
● 编码器输出电气接口。常见的有推拉输出型、电压输出、集电極开路、线驱动输出型。其输出方式应和其控制系统的接口电路相匹配。
电机常用的编码器
●增量型编码器
直接利用光电转换原理输出三组方波脉冲A、B和Z相。A、B两组脉冲相位差90o,可方便地判断出旋转方向;Z相每转一个脉冲,用于基准点定位。其优点:原理构造简单,机械平均寿命可在几万小时以上,抗干扰能力强,可靠性高,适合于长距离传输。缺点:无法输出轴转动的絶对位置信息。
●絶对值型编码器
直接输出数字量的传感器,传感器圆形码盘上沿径向有若干同心码道,每条道上由透光和不透光的扇形区相间组成,相邻码道的扇区数目是双倍关系,码盘上的码道数就是它的二进制数码的位数,在码盘的一侧是光源,另一侧对应每一码道有一光敏元件;当码盘处于不同位置时,各光敏元件根据受光照与否转换出相应的电平信号,形成二进制数。
这种编码器的特点是不要计数器,在转轴的任意位置都可读出一个固定的与位置相对应的数字码。显然,码道越多,分辨率就越高,对于一个具有 N位二进制分辨率的编码器,其码盘要有N条码道。目前国内已有16位的絶对编码器产品。
编码器常见故障
1、编码器本身故障:是指编码器本身元器件出现故障,导致其不能产生和输出正确的波形。这种情况下需更换编码器或维修其内部器件。
2、编码器连接电缆故障:这种故障出现的几率高,维修中经常遇到,应是优先考虑的因素。通常为编码器电缆断路、短路或接触不好,这时需更换电缆或接头。还应特别注意是否是由于电缆固定不紧,造成松动引起开焊或断路,这时需卡紧电缆。
3、编码器+5V电源下降:是指+5V电源过低,通常不能低于4.75V,造成过低的原因是供电电源故障或电源传送电缆阻值偏大而引起损耗,这时需检修电源或更换电缆。
4、绝 对式编码器电池电压下降:这种故障通常有含义明确的警报,这时需更换电池,如果参考点位置记忆丢失,还须执行重回参考点操作。
5、编码器电缆屏 蔽线未接或脱落:这会引入干扰信号,使波形不稳定,影响通信的准确性,要保证屏 蔽线可靠的焊 接及接地。
6、编码器安装松动:这种故障会影响位置控制精度,造成停止和移动中位置偏差量超差,甚至刚一开机即产生伺服系统过载警报,请特别注意。
7、光栅污染这会使信号输出幅度下降,要用脱脂棉沾无水酒精轻轻擦除油污。