編碼器有哪些種類?都有哪些用途?
編碼器(encoder)是將信號(hào)(如比特流)或數(shù)據(jù)進(jìn)行編制、轉(zhuǎn)換為可用以通訊、傳輸和存儲(chǔ)的信號(hào)形式的設(shè)備。編碼器把角位移或直線位移轉(zhuǎn)換成電信號(hào),前者稱為碼盤(pán),后者稱為碼尺。按照讀出方式編碼器可以分為接觸式和非接觸式兩種;按照工作原理編碼器可分為增量式和絕對(duì)式兩類。
旋轉(zhuǎn)增量式編碼器以轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)輸出脈沖,通過(guò)計(jì)數(shù)設(shè)備來(lái)知道其位置,當(dāng)編碼器不動(dòng)或停電時(shí),依靠計(jì)數(shù)設(shè)備的內(nèi)部記憶來(lái)記住位置。這樣,當(dāng)停電后,編碼器不能有任何的移動(dòng),當(dāng)來(lái)電工作時(shí),編碼器輸出脈沖過(guò)程中,也不能有干擾而丟失脈沖,不然,計(jì)數(shù)設(shè)備記憶的零點(diǎn)就會(huì)偏移,而且這種偏移的量是無(wú)從知道的,只有錯(cuò)誤的生產(chǎn)結(jié)果出現(xiàn)后才能知道。解決的方法是增加參考點(diǎn),編碼器每經(jīng)過(guò)參考點(diǎn),將參考位置修正進(jìn)計(jì)數(shù)設(shè)備的記憶位置。在參考點(diǎn)以前,是不能保證位置的準(zhǔn)確性的。為此,在工控中就有每次操作先找參考點(diǎn),開(kāi)機(jī)找零等方法。這樣的編碼器是由碼盤(pán)的機(jī)械位置決定的,它不受停電、干擾的影響。
絕對(duì)編碼器由機(jī)械位置決定的每個(gè)位置的唯一性,它無(wú)需記憶,無(wú)需找參考點(diǎn),而且不用一直計(jì)數(shù),什么時(shí)候需要知道位置,什么時(shí)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。
編碼器可按以下方式來(lái)分類。
1、按碼盤(pán)的刻孔方式不同分類
(1)增量型:就是每轉(zhuǎn)過(guò)單位的角度就發(fā)出一個(gè)脈沖信號(hào)(也有發(fā)正余弦信號(hào),然后對(duì)其進(jìn)行細(xì)分,斬波出頻率更高的脈沖),通常為A相、B相、Z相輸出,A相、B相為相互延遲1/4周期的脈沖輸出,根據(jù)延遲關(guān)系可以區(qū)別正反轉(zhuǎn),而且通過(guò)取A相、B相的上升和下降沿可以進(jìn)行2或4倍頻;Z相為單圈脈沖,即每圈發(fā)出一個(gè)脈沖。一般意義上的增量編碼器內(nèi)部無(wú)存儲(chǔ)器件,故不具有斷電數(shù)據(jù)保持功能,數(shù)控機(jī)床必須通過(guò)“回參考點(diǎn)”操作來(lái)確定計(jì)數(shù)基準(zhǔn)與進(jìn)行實(shí)際位置“清零”。
(2)絕對(duì)值型:就是對(duì)應(yīng)一圈,每個(gè)基準(zhǔn)的角度發(fā)出一個(gè)唯一與該角度對(duì)應(yīng)二進(jìn)制的數(shù)值,通過(guò)外部記圈器件可以進(jìn)行多個(gè)位置的記錄和測(cè)量。絕對(duì)值編碼器的輸出可直接反映360°范圍內(nèi)的絕對(duì)角度,絕對(duì)位置可通過(guò)輸出信號(hào)的幅值或光柵的物理編碼刻度鑒別,前者稱旋轉(zhuǎn)變壓器(Rotating Transformer);后者稱絕對(duì)值編碼器(Absolute-value Encoder)。 [4]
2、按信號(hào)的輸出類型分為:電壓輸出、集電極開(kāi)路輸出、推拉互補(bǔ)輸出和長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)輸出。
3、以編碼器機(jī)械安裝形式分類
(1)有軸型:有軸型又可分為夾緊法蘭型、同步法蘭型和伺服安裝型等。 [2]
(2)軸套型:軸套型又可分為半空型、全空型和大口徑型等。
4、以編碼器工作原理可分為:光電式、磁電式和觸點(diǎn)電刷式。
編碼器應(yīng)用:
1、角度測(cè)量
汽車(chē)駕駛模擬器,對(duì)方向盤(pán)旋轉(zhuǎn)角度的測(cè)量選用光電編碼器作為傳感器。重力測(cè)量?jī)x,采用光電編碼器,把它的轉(zhuǎn)軸與重力測(cè)量?jī)x中補(bǔ)償旋鈕軸相連,扭轉(zhuǎn)角度儀,利用編碼器測(cè)量扭轉(zhuǎn)角度變化,如扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)機(jī)、漁竿扭轉(zhuǎn)釣性測(cè)試等。擺錘沖擊實(shí)驗(yàn)機(jī),利用編碼器計(jì)算沖擊是擺角變化。
2、長(zhǎng)度測(cè)量
計(jì)米器,利用滾輪周長(zhǎng)來(lái)測(cè)量物體的長(zhǎng)度和距離。
拉線位移傳感器,利用收卷輪周長(zhǎng)計(jì)量物體長(zhǎng)度距離。
聯(lián)軸直測(cè),與驅(qū)動(dòng)直線位移的動(dòng)力裝置的主軸聯(lián)軸,通過(guò)輸出脈沖數(shù)計(jì)量。
介質(zhì)檢測(cè),在直齒條、轉(zhuǎn)動(dòng)鏈條的鏈輪、同步帶輪等來(lái)傳遞直線位移信息。
3、速度測(cè)量
線速度,通過(guò)跟儀表連接,測(cè)量生產(chǎn)線的線速度
角速度,通過(guò)編碼器測(cè)量電機(jī)、轉(zhuǎn)軸等的速度測(cè)量
4、位置測(cè)量
機(jī)床方面,記憶機(jī)床各個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)位置,如鉆床等
自動(dòng)化控制方面,控制在兩個(gè)位置進(jìn)行指定動(dòng)作。如電梯、提升機(jī)等
5、同步控制
通過(guò)角速度或線速度,對(duì)傳動(dòng)環(huán)節(jié)進(jìn)行同步控制,以達(dá)到張力控制