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主營產(chǎn)品： HYDAC壓力開關(guān),BURKERT電磁閥,WAUKEE流量計,ATOS油泵,德國REXROTH電磁換向閥,，BERNSTEIN傳感器 |
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2022-8-26 閱讀(788)
為朋友們分享kubler旋轉(zhuǎn)編碼器的基本原理
據(jù)我們了解到很多朋友對庫伯勒旋轉(zhuǎn)編碼器的工作原理以及基本原理等功能不太了解,，下面將針對kubler旋轉(zhuǎn)編碼器的基本原理與設(shè)計包含光源、光柵,、光偵測器及訊號分析介紹,。
一、kubler旋轉(zhuǎn)編碼器種類
旋轉(zhuǎn)編碼器可作為旋轉(zhuǎn)運動,、角速度測量感測器,，也可與機(jī)械測量載體，例如導(dǎo)螺桿聯(lián)用,，用于測量直線運動,。 應(yīng)用領(lǐng)域包括馬達(dá)、工具機(jī),、木工機(jī)械,、紡織機(jī)械,、機(jī)器人和運送設(shè)備以及各種測量、測試和檢驗設(shè)備,。
庫伯勒旋轉(zhuǎn)編碼器可分為應(yīng)用光學(xué)光柵原理和磁性磁柵原理兩類,，由于使用光學(xué)光柵原理的光學(xué)式旋轉(zhuǎn)編碼器比使用磁性原理的磁式旋轉(zhuǎn)編碼器具有精度高，光感測元件來源較多,，與容易制作等優(yōu)點,，光學(xué)式旋轉(zhuǎn)編碼器目前在技術(shù)與生產(chǎn)產(chǎn)量上皆居于主流地位。 但由于應(yīng)用磁性磁柵原理的磁式旋轉(zhuǎn)編碼器抗環(huán)境污染能力強(qiáng),，于編碼式定位量測系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)編碼器市場上仍占一席之地,。
光學(xué)式旋轉(zhuǎn)編碼器主要是由中心軸、主光柵盤,、副光柵,、發(fā)光二極體及光偵測器組成。 LED的光源可以經(jīng)由主光柵盤,、副光柵至光偵測器,，當(dāng)主光柵盤隨中心軸旋轉(zhuǎn)時，光偵測器便收到不同的光源并依次產(chǎn)生訊號,。 旋轉(zhuǎn)編碼器根據(jù)其刻度方法及信號輸出形式,，可分為增量式、絕對式以及混合式三種,，增量式旋轉(zhuǎn)編碼器在角度測量和角速度測量較絕對式旋轉(zhuǎn)編碼器更具有廉價和簡易的優(yōu)勢,。 但針對高精度的伺服系統(tǒng)而言，提高伺服系統(tǒng)的精度,，首先必須提高位置反饋的精度,，因此隨著精度要求的提升，絕對式旋轉(zhuǎn)編碼器日漸重要,。
光學(xué)式軸編碼器主要構(gòu)成為一個可旋轉(zhuǎn)圓盤,，其周圍邊緣有許多細(xì)縫之槽孔。 在圓盤的一側(cè)放置光源,，另一例放置光感測器,。 當(dāng)圓盤旋轉(zhuǎn)時，光感測器即接收到on-off的脈波,，計算脈波的數(shù)量,，即可計算出旋轉(zhuǎn)的角度或位移長度。 光學(xué)式軸編碼器,，可分為增量式及絕對式編碼器兩種型式,，兩者主要差別在于輸出信號不同，前者輸出為A,、B相之方波,；后者輸出為特定之?dāng)?shù)位碼,，在編碼器解析度范圍內(nèi)之任一角度，均有之碼對應(yīng),。
A. 增量型光學(xué)編碼器一旋轉(zhuǎn)軸帶動刻有光柵的圓盤,，兩側(cè)分別擺放發(fā)光二極體與光電檢測器，發(fā)光二極體光線若透過光柵讓光電檢測器接受到,，所以當(dāng)圓盤不斷旋轉(zhuǎn)光電晶體將持續(xù)送出on與off訊號,，我們只要記錄訊號出現(xiàn)的數(shù)目即可計算出旋轉(zhuǎn)角度。 當(dāng)然圓盤的光柵愈密,，所能量測的角度位置精度越高,。 需要提高分辨率時，可利用90度,，相位差A(yù),，B兩路信號，對原脈沖進(jìn)行倍頻,。
B. 絕對光學(xué)編碼器絕對編碼器的碼盤是由一系列同心圓的軌道組成,。 每層軌道以從外向裡按軸位代碼的二進(jìn)制的權(quán)分割成等距的區(qū)段，外層軌道為,，內(nèi)層軌道為最高位,。 二進(jìn)制碼優(yōu)點是可直接進(jìn)入計算機(jī)工作，但它在交界面上會出現(xiàn)錯讀,，并且隨著碼盤輸出值的增加,，讀數(shù)誤差也伴隨增大。 例如在二進(jìn)制碼盤,，0與15的交界面上,，由于工藝和裝配的因素可能讀成1111或0000以外，任何數(shù)字都可出現(xiàn),，即發(fā)生非單值性，這就產(chǎn)生讀數(shù)誤差,。
kubler增量式旋轉(zhuǎn)編碼器量測目前位置的方式由原點開始計數(shù)量測步距,，或細(xì)分割信號周期并計數(shù)，kubler增量式編碼器具有參考點,，開機(jī)時必須執(zhí)行原點復(fù)歸操作,，以建立機(jī)械基準(zhǔn)點。 具換向信號的旋轉(zhuǎn)編碼器可提供轉(zhuǎn)軸的角度位置而無需測量前移動,，其精度足以正確地控制永磁式三相馬達(dá)旋轉(zhuǎn)磁場的相位,。 而絕對式角度編碼器和旋轉(zhuǎn)編碼器無需執(zhí)行原點復(fù)歸就能直接量測目前位置值。 單轉(zhuǎn)式是絕對編碼器可提供一轉(zhuǎn)內(nèi)的位置值,，而多轉(zhuǎn)式編碼器還能區(qū)分不同轉(zhuǎn)數(shù)的位置值,。 由于增量編碼器比絕對編碼器使用碼盤軌道少,，這樣，它的導(dǎo)線數(shù),、滑環(huán)數(shù),、讀出器、電路和顯示元件保持,，使得系統(tǒng)可靠性增大,，成本降低。 因此,，現(xiàn)代系統(tǒng)多傾向采用增量編碼器,。 kubler增量編碼器主要缺點是測量僅相對于一個固定點，假如這個點有誤差,，整個系統(tǒng)受損害,。 另一個問題是當(dāng)電源出現(xiàn)故障時，常常導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失,，須使用輔助數(shù)據(jù)記憶技術(shù),，以防止丟失。
二,、光學(xué)式編碼器基本原理
光學(xué)式編碼器依其形狀分為圓形及線型（光學(xué)尺）兩種,，依檢測方式分平行狹縫方式、莫爾條紋方式,、縱向條紋方式,，依光學(xué)特性分反射式及穿透式兩種。 目前光學(xué)式編碼器大部份采用平行狹縫方式,，基本光學(xué)式旋轉(zhuǎn)編碼器之設(shè)計如圖1所示,，其原理為使用一個帶有主光柵之碼盤（main scale）及副光柵（Index grating ）、光源及光偵測模組,。 碼盤,、副光柵相對轉(zhuǎn)動，通過之光強(qiáng)產(chǎn)生變化,，形成周期性三角波訊號,，因繞射關(guān)系實際輸出波型近似正弦波如圖，輸出訊號周期與主光柵之柵距相同,，因此通過計數(shù)器可數(shù)出碼盤,、副光柵相對轉(zhuǎn)動角度。 因應(yīng)定位系統(tǒng)的需求,，旋轉(zhuǎn)編碼器必需有A,、A1、B,、B1,、Z1及Z2等六個訊號輸出,，傳統(tǒng)設(shè)計上就必需有六對光源與光偵測器模組，光源部份其目的在發(fā)出近似平行的紅外光,，穿過光柵,，到達(dá)光偵測器，副光柵作用是與主光柵重疊以產(chǎn)生位移訊號,，副光柵上共分成A,、A1、B,、B1,、Z1及Z2，Z之設(shè)計是在每圈產(chǎn)生寬度在柵距內(nèi)之脈沖訊號做為參考,，又稱為零位光柵,。 最后由光偵測模組將光強(qiáng)訊號轉(zhuǎn)為電流訊號。 以下將分別針對各模組一一介紹,。
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