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发表于 2007-12-1 21:51:07
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编码器! r! W7 n$ y, z& U! o- B
编码器是把角位移或直线位移转换成电信号的一种装置．前者成为码盘，后者称码尺．按照读出方式编码器可以分为接触式和非接触式两种．接触式采用电刷输出，一电刷接触导电区或绝缘区来表示代码的状态是＂１＂还是＂０＂；非接触式的接受敏感元件是光敏元件或磁敏元件，采用光敏元件时以透光区和不透光区来表示代码的状态是＂１＂还是＂０＂．
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+ w! A/ s2 S9 J- ~. ~$ l v1 l按照工作原理编码器可分为增量式和绝对式两类．增量式编码器是将位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小．绝对式编码器的每一个位置对应一个确定的数字码，因此它的示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．
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从接近开关、光电开关到旋转编码器：
* F" x* c1 |0 a1 _* u' @7 v, o 工业控制中的定位，接近开关、光电开关的应用已经相当成熟了，而且很好用。可是，随着工控的不断发展，又有了新的要求，这样，选用旋转编码器的应用优点就突出了：' S+ i( G0 I1 h
信息化：除了定位，控制室还可知道其具体位置；& p- `. U" S, W
柔性化：定位可以在控制室柔性调整；
& v6 M* n: F7 r7 k. g 现场安装的方便和安全、长寿：拳头大小的一个旋转编码器，可以测量从几个μ到几十几百米的距离，n个工位，只要解决一个旋转编码器的安全安装问题，可以避免诸多接近开关、光电开关在现场机械安装麻烦，容易被撞坏和遭高温、水气困扰等问题。由于是光电码盘，无机械损耗，只要安装位置准确，其使用寿命往往很长。
6 R, S" B* `1 B$ A! Z, X; h 多功能化：除了定位，还可以远传当前位置，换算运动速度，对于变频器，步进电机等的应用尤为重要。" h+ [' P1 i0 p9 `1 r# h" G M
经济化：对于多个控制工位，只需一个旋转编码器的成本，以及更主要的安装、维护、损耗成本降低，使用寿命增长，其经济化逐渐突显出来。% M& t$ |, z) ^6 M. s: O1 s+ O! i
如上所述优点，旋转编码器已经越来越广泛地被应用于各种工控场合。
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从增量式编码器到绝对式编码器：
4 D' D) @8 ]' V; ~2 y7 C 旋转增量式编码器以转动时输出脉冲，通过计数设备来知道其位置，当编码器不动或停电时，依靠计数设备的内部记忆来记住位置。这样，当停电后，编码器不能有任何的移动，当来电工作时，编码器输出脉冲过程中，也不能有干扰而丢失脉冲，不然，计数设备记忆的零点就会偏移，而且这种偏移的量是无从知道的，只有错误的生产结果出现后才能知道。8 g( j6 Y6 ^5 y6 N, h
解决的方法是增加参考点，编码器每经过参考点，将参考位置修正进计数设备的记忆位置。在参考点以前，是不能保证位置的准确性的。为此，在工控中就有每次操作先找参考点，开机找零等方法。- v5 h1 I0 ~8 b- S7 T4 R y5 U
比如，打印机扫描仪的定位就是用的增量式编码器原理，每次开机，我们都能听到噼哩啪啦的一阵响，它在找参考零点，然后才工作。
; \8 f' Z. `% y! U9 o7 u 这样的方法对有些工控项目比较麻烦，甚至不允许开机找零（开机后就要知道准确位置），于是就有了绝对编码器的出现。
0 M' }+ I/ w+ m1 n/ X$ o 绝对型旋转光电编码器，因其每一个位置绝对唯一、抗干扰、无需掉电记忆，已经越来越广泛地应用于各种工业系统中的角度、长度测量和定位控制。, t' o5 m: i! M
绝对编码器光码盘上有许多道刻线，每道刻线依次以2线、4线、8线、16线。。。。。。编排，这样，在编码器的每一个位置，通过读取每道刻线的通、暗，获得一组从2的零次方到2的n-1次方的唯一的2进制编码（格雷码），这就称为n位绝对编码器。这样的编码器是由码盘的机械位置决定的，它不受停电、干扰的影响。
1 I) S. c* \9 ^1 Q5 r 绝对编码器由机械位置决定的每个位置的唯一性，它无需记忆，无需找参考点，而且不用一直计数，什么时候需要知道位置，什么时候就去读取它的位置。这样，编码器的抗干扰特性、数据的可靠性大大提高了。
! Q- m) U0 F: m2 M$ ? x 由于绝对编码器在定位方面明显地优于增量式编码器，已经越来越多地应用于工控定位中。绝对型编码器因其高精度，输出位数较多，如仍用并行输出，其每一位输出信号必须确保连接很好，对于较复杂工况还要隔离，连接电缆芯数多，由此带来诸多不便和降低可靠性，因此，绝对编码器在多位数输出型，一般均选用串行输出或总线型输出，德国生产的绝对型编码器串行输出最常用的是SSI（同步串行输出）。- P# f: a& u0 a' a. z
" l; V/ m) @9 ~0 I9 b2 {从单圈绝对式编码器到多圈绝对式编码器：# j$ I8 o- v% r8 O% |' ?; U$ W: v3 D
旋转单圈绝对式编码器，以转动中测量光码盘各道刻线，以获取唯一的编码，当转动超过360度时，编码又回到原点，这样就不符合绝对编码唯一的原则，这样的编码器只能用于旋转范围360度以内的测量，称为单圈绝对式编码器。
1 Y x1 W8 f" g$ F( w, w y 如果要测量旋转超过360度范围，就要用到多圈绝对式编码器。 5 ^, T) R2 g7 w' W$ v0 o; u* s* _! g
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。
$ C, o! k# N0 s) n( J: t 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，这样在安装时不必要费劲找零点，将某一中间位置作为起始点就可以了，而大大简化了安装调试难度。& D" O t" ^# E3 Z4 V" o8 M
多圈式绝对编码器在长度定位方面的优势明显，已经越来越多地应用于工控定位中。
- s) G* p; k" v) K& o' e绝对型旋转编码器的机械安装使用：
, t5 Z# ^& V. \2 Q$ F6 }- E1 b 绝对型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。
. Y$ L9 i" r/ H9 f2 O; G5 K 高速端安装：安装于动力马达转轴端（或齿轮连接），此方法优点是分辨率高，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，一般用于单向高精度控制定位，例如轧钢的辊缝控制。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。( R. v. H y3 H/ C0 ^
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，此方法已无齿轮来回程间隙，测量较直接，精度较高，此方法一般测量长距离定位，例如各种提升设备，送料小车定位等。
' }8 f! R) \9 W$ D7 a* L/ _. G 辅助机械安装：
) `; j- r! Z6 p7 S9 @1 B( ]/ J 常用的有齿轮齿条、链条皮带、摩擦转轮、收绳机械等。 |
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