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當(dāng)前位置:廣東華鑫三維科技有限公司>>技術(shù)文章>>值編碼器簡介
是相對于增量而言的,,顧名思義,,所謂就是編碼器的輸出信號在一周或多周運轉(zhuǎn)的過程中,,其每一位置和角度所對應(yīng)的輸出編碼值都是*對應(yīng)的,,如此,,便具備掉電記憶之功能也。
式編碼器是依據(jù)計算機原理中的位碼來設(shè)計的,,比如:8位碼(0000 0011),,16位碼,32位碼等,。把這些位碼信息反映在編碼器的碼盤上,,就是多道光通道刻線,每道刻線依次以2線,、4線,、8線、16線,。,。。,。,。。編排,。如此編排的結(jié)果,,比如對一個單圈式而言,便是把一周360°分為2的4次方,,2的8次方,,2的16次方,,,,,,位數(shù)越高,則精度越高,,量程亦越大,。
這樣,在編碼器的每一個位置,,通過讀取每道刻線的通,、暗,獲得一組從2的零次方到2的n-1次方的*的2進制編碼(格雷碼),,這就稱為n位編碼器,。這樣的編碼器是由光電碼盤的機械位置決定的,,它不受停電,、干擾的影響。
編碼器由機械位置決定的每個位置是*的,,它無需記憶,,無需找參考點,而且不用一直計數(shù),,什么時候需要知道位置,,什么時候就去讀取它的位置。這樣,,編碼器的抗干擾特性,、數(shù)據(jù)的可靠性大大提高了。
單圈值編碼器到多圈值編碼器
旋轉(zhuǎn)單圈值編碼器,,以轉(zhuǎn)動中測量光電碼盤各道刻線,,以獲取*的編碼,當(dāng)轉(zhuǎn)動超過360度時,,編碼又回到原點,,這樣就不符合編碼*的原則,這樣的編碼
只能用于旋轉(zhuǎn)范圍360度以內(nèi)的測量,,稱之為單圈值編碼器,。
如果要測量旋轉(zhuǎn)超過360度范圍,就要用到多圈值編碼器,。
編碼器生產(chǎn)廠家運用鐘表齒輪機械的原理,,當(dāng)中心碼盤旋轉(zhuǎn)時,通過齒輪傳動另一組碼盤(或多組齒輪,,多組碼盤),,在單圈編碼的基礎(chǔ)上再增加圈數(shù)的編碼,以擴大編碼器的測量范圍,,這樣的編碼器就稱為多圈式編碼器,,它同樣是由機械位置確定編碼,每個位置編碼*不重復(fù),而無需記憶,。
多圈編碼器另一個優(yōu)點是由于測量范圍大,,實際使用往往富裕較多, 這樣在安裝時不必要費勁找零點,, 將某一中間位置作為起始點就可以了,,而大大簡化了安裝調(diào)試難度。
值編碼器的信號輸出(Signal Output)
值編碼器信號輸出有并行輸出,、串行輸出,、總線型輸出、變送一體型輸出
串行SSI輸出(Serial Synchronous Interface):
串行輸出就是通過一定的協(xié)議,,在時間上有先后的數(shù)據(jù)輸出,,這種約定稱為通訊規(guī)約,其連接的物理形式有RS232,、RS422(TTL),、RS485等。由于值編碼器好的廠家都是在德國,,所以串行輸出大部分是與德國的西門子配套的,,如SSI同步串行輸出。串行輸出連接線少,,傳輸距離遠,,對于編碼器的保護和可靠性就大大提高了,。一般高位數(shù)的編碼器都是用串行輸出的,。
SSI接口(RS422模式),以兩根數(shù)據(jù)線,、兩根時鐘線連接,,由接收設(shè)備向編碼器發(fā)出中斷的時鐘脈沖,的位置值由編碼器與時鐘脈沖同步輸出至接收設(shè)備,。 由接收設(shè)備發(fā)出時鐘信號觸發(fā),編碼器從高位(MSB)開始輸出與時鐘信號同步的串行信號,SSI標(biāo)準的信號當(dāng)不傳送信號時,時鐘和數(shù)據(jù)位均是高位,在時鐘信號的*個下降沿,編碼器的當(dāng)前值開始貯存,從時鐘信號上升沿開始,經(jīng)T2延遲時間后,,編碼器數(shù)據(jù)信號開始傳送.t3為恢復(fù)信號,等待下次傳送。 |
T=0.9—11us 每個脈沖周期 n為編碼器總位數(shù) t1>0.45us 每個脈沖半周期 t2≤0.4us 數(shù)據(jù)輸出延遲時間 t3=12—35us 數(shù)據(jù)恢復(fù)(熄滅)時間 |
現(xiàn)場總線型編碼器是多個編碼器各以一對信號線連接在一起,,通過設(shè)定地址,, 用通訊方式傳輸信號,信號的接收設(shè)備只需一個接口,,就可以讀多個編碼器信號,。總線型編碼器信號遵循RS485的物理格式,,其信號的編排方式稱為通訊規(guī)約,,目前*有多個通訊規(guī)約,各有優(yōu)點,,還未統(tǒng)一,,編碼器常用的通訊規(guī)約有如下幾種:
PROFIBUS-DP; CAN,; DeviceNet,; Interbus等
總線型編碼器可以節(jié)省連接線纜,、接收設(shè)備接口,傳輸距離遠,,在多個編碼器集中控制的情況下還可以大大節(jié)省成本,。
4.變送一體型輸出
變送也就是其信號已經(jīng)在編碼器內(nèi)換算后直接變送輸出,其有模擬量4—20mA輸出,、RS485數(shù)字輸出,、14位并行輸出等。
式編碼器選型常用參數(shù)
1.單圈型(Singleturn)-需知道客戶所需求的位數(shù),,又叫解析度(Resolution),比如10 bits ,,又稱1024 positions,12bits =4096 positions 等,。
2.多圈型(Multiturn)-此時除了問他單圈的解析度外,,還有就是他所需求的圈數(shù)(revolution),所以一個多圈型編碼器的位數(shù)是單圈位數(shù)和多圈圈數(shù)的總合,。比如:一個編碼器的單圈解析度為4096/12bits ,圈數(shù)為13bits,那么這個編碼器的總輸出位數(shù)就是12+13=25bits .
3.信號輸出及接口形式(Signal and Output)-首先有數(shù)碼輸出和模擬輸出,,但一般是以數(shù)碼為主。編碼輸出有:并行輸出,,串行輸出,,總線接口等。
4.編碼器電源電壓(Power)-問清楚他所選用編碼器的工作電源電壓,。
5.輸出碼制(Code)-式編碼器輸出之編碼同計算機中所用到的碼制是一樣的,,也有自然二進制,BCD,,格雷碼,,余格雷碼等。其中常用的也就是自然二進制(natural binary code),格雷碼(gray code),因為格雷碼有優(yōu)于自然二進制的特點,,故一般采用格雷碼為多,。
6.編碼器溫度范圍(Temparature Range)-此相應(yīng)客戶的具體要求而幫對方選擇之。此又分使用溫度和存放溫度,。
7.編碼器轉(zhuǎn)速范圍(Speed)-此相亦需滿足客戶的具體要求,,一般良好之編碼器的機械轉(zhuǎn)速可達到5000~6000rpm.
8.IP防護等級(Protection)-此防護等級又分為外蓋防護等級和軸徑處的防護等級。其以IP67為zui別,。
zui后,,基本上,如能提供了以上這么多數(shù)據(jù)后,,已經(jīng)可以很好的幫客戶選擇合適的編碼器了,。其他所牽涉到的具體問題,則再視具體情況而做出解決,。
連接編碼器的電氣二次設(shè)備:
連接值編碼器的設(shè)備可以是可編程控制器PLC,、上位機,,也可以是顯示信號轉(zhuǎn)換儀表,由儀表再輸出信號給PLC或上位機(數(shù)據(jù)處理和顯示系統(tǒng)),。
1.直接進入PLC或上位機:
編碼器如果是并行輸出的,,可以直接連接PLC或上位機的輸入輸出接點I/O,其信號數(shù)學(xué)格式應(yīng)該是格雷碼,。編碼器有多少位就要占用PLC的多少位接點,,如果是24伏推挽式輸出,高電平有效為1,,低電平為0,;如果是集電極開路NPN輸出,則連接的接點也必須是NPN型的,,其低電平有效,,低電平為1。
2.編碼器如果是串行輸出的,,由于通訊協(xié)議的限制,,后接電氣設(shè)備必須有對應(yīng)的接口。
例如SSI串行,,可連接西門子的S7-300系列的PLC,,有SM338等模塊,或S7-400的FM451等模塊,,對于其他品牌的PLC,,往往沒有模塊或有模塊也很貴。
3.編碼器如是總線型輸出,,接受設(shè)備需配的總線模塊,例如PROFIBUS-DP,。
但是,,如選擇總線型輸出編碼器,在編碼器與接收設(shè)備PLC中間,,就無法加入其他顯示儀表,,如需現(xiàn)場顯示,就要從PLC 再轉(zhuǎn)出信號給與信號匹配的顯示儀表,。
有些協(xié)議自定義的RS485輸出信號進PLC的RS485接口,,需PLC具有智能編程功能。
復(fù)合型編碼器(Complex Encoder)
隨著編碼器應(yīng)用的場合和用途越來越多,,越來越廣,,其產(chǎn)品也出現(xiàn)了品類眾多的局面。有的工業(yè)現(xiàn)場需要增量信號同值同時出現(xiàn)并測量的狀況,,為了解決這種問題,,復(fù)合型編碼器便應(yīng)運而生,。
復(fù)合型編碼器便是在同一個編碼器的光盤上,同時刻有增量式信號軌道和式信號軌道,,在經(jīng)電路處理后,,便可在輸出端得到增量的脈沖信號和值的編碼信號。
此類產(chǎn)品各廠家均有制作,,比如:Leine linde 的SSI 674 / 675 / 684 / 685
式編碼器光柵,,此為自然二進制,如圖所示:
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