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绝对值编码器原理Word文档格式.docx

如此,编码器的抗干扰特性、数据的靠得住性大大提高了。

从单圈绝对值编码器到多圈绝对值编码器

  旋转单圈绝对值编码器,以转动中测量光电码盘各道刻线,以获取唯一的编码,当转动超过360度时,编码又回到原点,如此就不符合绝对编码唯一的原那么,如此的编码

只能用于旋转范围360度之内的测量,称为单圈绝对值编码器。

  如果要测量旋转超过360度范围,就要用到多圈绝对值编码器。

  编码器生产厂家运用钟表齿轮机械的原理,当中心码盘旋转时,通过齿轮传动另一组码盘(或多组齿轮,多组码盘),在单圈编码的基础上再增加圈数的编码,以扩大编码器的测量范围,这样的绝对编码器就称为多圈式绝对编码器,它同样是由机械位置确定编码,每个位置编码唯一不重复,而无需记忆。

  多圈编码器另一个优点是由于测量范围大,实际使用往往富裕较多,如此在安装时没必要要费力找零点,将某一中间位置作为起始点就能够够了,而大大简化了安装调试难度。

绝对值编码器长度测量的应用

一.绝对值旋转编码器的机械安装:

绝对值旋转编码器的机械安装有高速端安装、低速端安装、辅助机械装置安装等多种形式。

1.高速端安装:

安装于动力马达转轴端(或齿轮连接),此方式优势是分辨率高,由于多圈编码器有4096圈,马达转动圈数在此量程范围内,可充分用足量程而提高分辨率,缺点是运动物体通过减速齿轮后,来回程有齿轮间隙误差,一样用于单向操纵定位。

另外编码器直接安装于高速端,马达抖动须较小,不然易损坏编码器。

 

2.低速端安装:

安装于减速齿轮后,如卷扬钢丝绳卷筒的轴端或最后一节减速齿轮轴端,此方式已无齿轮来回程间隙,测量较直接,精度较高。

另外,GPMV0814机械转数为90圈,用此方式较合理,若是卷筒转数超过90圈,可用1:

3或1:

4齿轮组调整至转数测量范围内。

3.辅助机械安装,收绳机械安装:

钢丝绳弹簧收紧器原理图

1.收拉钢丝绳

2.测量盘

3.收紧弹簧轮1

4.收紧弹簧轮2

5.专用弹簧

6.弹性联轴器

7.编码器

用钢丝绳收绳器测量

油缸行程示意图

收绳机械有弹簧自收绳位移传感器――柔性钢丝绳连接运动物体,钢丝绳盘紧在一个测量轮上,依托恒力弹簧回收钢丝绳。

编码器连接于盘紧测量轮轴端,测量钢丝绳来回运动的旋转角度。

重锤重力收绳:

重锤浮子水位测量示意图

1编码器

2联轴器

3测量轮

4重锤收紧轮

5钢丝绳

6浮子

测量轮与恒力弹簧弹簧型相似,只是钢丝绳的回收力是依靠另一个同轴的盘紧轮挂重锤来回收。

用收绳位移测量的优点是柔性连接,测量直接而精度高,对运动物体的环境如震动、粉尘、高温水气的场合都能适用。

机械丝杠、摩擦轮、小车轮轴中心、齿轮齿条连接

在机械丝杠转轴中心安装编码器,丝杠前进1个螺距,编码器旋转一周。

通过带摩擦阻力的摩擦转轮,与相对运动物体摩擦转动,测量运动距离。

注意:

摩擦轮需始终紧靠测量物,且无跳动、打滑。

(实际使用中,某些场合有难度)

通过轨道小车的转轮中心,安装旋转编码器,测量小车行进。

小车与轨道之间不可有打滑

运动物连接齿条,带动装有齿轮的编码器,测量运动物体移动距离

为保证连紧密抗震,经常有弹簧基座。

二.绝对值编码器的信号输出

绝对值编码器信号输出有并行输出、串行输出、总线型输出、变送一体型输出

1.并行输出:

2.  绝对值编码器输出的是多位数码(格雷码或纯二进制码),并行输出就是在接口上有多点高低电平输出,以代表数码的1或0,对于位数不高的绝对编码器,一般就直接以此形式输出数码,可直接进入PLC或上位机的I/O接口,输出即时,连接简单。

但是并行输出有如下问题:

3.  1。

必须是格雷码,因为如是纯二进制码,在数据刷新时可能有多位变化,读数会在短时间里造成错码。

4.  2。

所有接口必须确保连接好,因为如有个别连接不良点,该点电位始终是0,造成错码而无法判断。

5.  3。

传输距离不能远,一般在一两米,对于复杂环境,最好有隔离。

6.  4。

对于位数较多,要许多芯电缆,并要确保连接优良,由此带来工程难度,同样,对于编码器,要同时有许多节点输出,增加编码器的故障损坏率。

7.  

8.串行SSI输出:

9.  串行输出就是通过约定,在时间上有先后的数据输出,这种约定称为通讯规约,其连接的物理形式有RS232、RS422(TTL)、RS485等。

由于绝对值编码器好的厂家都是在德国,因此串行输出大部份是与德国的西门子

配套的,如SSI同步串行输出。

SSI接口(RS422模式),以两根数据线、两根时钟线连接,由接收设备向编码器发出中断的时钟脉冲,绝对的位置值由编码器与时钟脉冲同步输出至接收设备。

由接收设备发出时钟信号触发,编码器从高位(MSB)开始输出与时钟信号同步的串行信号,SSI标准的信号当不传送信号时,时钟和数据位均是高位,在时钟信号的第一个下降沿,编码器的当前值开始贮存,从时钟信号上升沿开始,经T2延迟时间后,编码器数据信号开始传送.t3为恢复信号,等待下次传送。

T=—11us每个脉冲周期n为编码器总位数

t1>

每个脉冲半周期

t2≤数据输出延迟时间

t3=12—35us数据恢复(熄灭)时间

串行输出连接线少,传输距离远,关于编码器的爱惜和靠得住性就大大提高了。

一般高位数的绝对编码器都是用串行输出的。

10.现场总线型输出

现场总线型编码器是多个编码器各以一对信号线连接在一路,通过设定地址,用通信方式传输信号,信号的接收设备只需一个接口,就能够够读多个编码器信号。

总线型编码器信号遵循RS485的物理格式,其信号的编排方式称为通信规约,目前全世界有多个通信规约,各有优势,还未统一,编码器经常使用的通信规约有如下几种:

PROFIBUS-DP;

CAN;

DeviceNet;

Interbus等

总线型编码器能够节省连接线缆、接收设备接口,传输距离远,在多个编码器集中操纵的情形下还能够大大节省本钱。

4.变送一体型输出

我公司提供的GPMV0814、GPMV1016绝对编码器,其信号已经在编码器内换算后直接变送输出,其有模拟量4—20mA输出、RS485数字输出、14位并行输出。

三.连接绝对编码器的电气二次设备:

连接绝对值编码器的设备能够是可编程操纵器PLC、上位机,也能够是专用显示信号转换仪表,由仪表再输出信号给PLC或上位机。

1.直接进入PLC或上位机:

编码器若是是并行输出的,能够直接连接PLC或上位机的输入输出接点I/O,其信号数学格式应该是格雷码。

编码器有多少位就要占用PLC的多少位接点,若是是24伏推挽式输出,高电平有效为1,低电平为0;

若是是集电极开路NPN输出,那么连接的接点也必需是NPN型的,其低电平有效,低电平为1。

2.编码器若是是串行输出的,由于通信协议的限制,后接电气设备必需有对应的接口。

例如SSI串行,可连接西门子的S7-300系列的PLC,有SM338等专用模块,或S7-400的FM451等模块,关于其他品牌的PLC,往往没有专用模块或有模块也很贵。

3.编码器如是总线型输出,同意设备需配专用的总线模块,例如PROFIBUS-DP。

可是,如选择总线型输出编码器,在编码器与接收设备PLC中间,就无法加入其他显示仪表,如需现场显示,就要从PLC再转出信号给与信号匹配的显示仪表。

有些协议自概念的RS485输出信号进PLC的RS485接口,需PLC具有智能编程功能。

4.连接专用显示转换仪表:

针对较多利用的SSI串行输出编码器,我公司提供专用的显示、信号转换仪表,由仪表进行内部解码、计算、显示、信号转换输出,再连接PLC或上位机。

其优势如下:

a.现场能够有直观的显示,直接在仪表上设置参数。

b.专用程序读码解码、容错、内部计算,能够大大减少各个项目的编程工作量,提高稳固和靠得住性。

信号输出是由内部数字量直接计算,快速、准确。

c.信号输出有多种形式,灵活方便,后面可连接各类PLC或上位机,通用性强。

我公司各类连接SSI编码器的仪表一览表:

GP1312

(C表、标准表)

16位并行码推挽式输出、4—20mA两路模拟量、8个预置位置开关、

4位显示、非线性换算、面板置位等通用功能

GP1312/C2

(C2表,

双路纠偏表)

双吊点同步纠偏型,16位并行码推挽式选通输出,9个预置开关输出,含双路超偏纠偏信号,两路4—20mA模拟量输出,其中一路为差值量输出。

双4位显示、非线性换算、面板置位等通用功能

GP1312RL

(RL表、

现场变送表)

一路4—20mA模拟量输出;

一路RS485输出。

非线性换算,外部置位等

GP1312BS

(BS表、电子凸轮开关组)

八个电子凸轮位置开关,每个开关具有开到位和恢复位,

4位显示,非线性换算,外部置位等

GPMV0814、GPMV1016三位一体型

GPMV0814绝对多圈编码器,其光电码盘读码解码、显示设定、信号转换三位一体,输出4—20mA模拟量、并行数字量RS485通信可同时输出,连接各类PLC和上位机。

一样的应用,可选同时两组输出型,一组信号连接PLC,另一组连接显示仪表,如需要增加开关输出,可从显示仪表设定输出。

S7-300沒有現成的轉換功能塊,我利用了富士的SPH編寫了一個功能塊,由于富士的和西門子都支持IEC61131-3編程規范,那么應該很簡單的轉換為西門子的功能塊。

在精准定位操纵系统中,为了提高操纵精度,准确测量操纵对象的位置是十分重要的。

目前,测量位置的方式要紧有2种,其一是利用位置传感器,此方式精度高,可是在多路,长距离位置监控系统中,由于本钱昂贵且安装困难,因此并非有效。

其二是采纳光电轴角编码器进行精准位置操纵,光电轴角编码器依照其刻度方式及信号输出形式,可分为增量式、绝对式和混合式三种。

而绝对式编码器是直接输出数字量的传感器,它是利用自然二进制或循环二进制(格雷码)方式进行光电转换的,编码的设计一样是采纳自然二进制码、循环二进制码、二

进制补码等。

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;

抗干扰能力强,没用累积误差;

电源切断后位置信息不会丢失,但分辨率

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