伺服电机编码器工作原理

   2023-06-18 1670
核心提示:今天给大家讲一下编码器的分类及工作原理,编码器在各行各业里头广泛的应用,我们今天说的编码器主要是用在伺服电机上,用来做

       今天给大家讲一下编码器的分类及工作原理,编码器在各行各业里头广泛的应用,我们今天说的编码器主要是用在伺服电机上,用来做反馈装置的编码器,它是伺服系统中不可缺少的一个部件,那我们要讲以下二个内容:

一、编码器的分类和基础知识

       从编码器的原理和它检测产生的信号类型上来分,编码器可以分为模拟量编码器和数字编码器。模拟量编码器又分为旋转变压器、正余弦编码器、磁电式增量编码器。这三点产生的都是模拟量的正弦信号,但是现在的编码器它的集成度越来越高,内部集成模拟量转数字量的转换装置,所以最终给到伺服驱动器的都是数字量信号,而伺服驱动器内部需要再对数字量做处理。数字编码器又分为增量编码器和绝对值编码器,增量编码器比较常见的是光电式的增量编码器,它有AD两相脉冲信号,同时还有一个Z相信号,Z相信号一圈儿只有一个,绝对值编码器输出的直接就是位置数据,它位置数据编码一般有自然二进制码,还有格雷码或者是BCD码。什么是编码器?编码器就是将旋转信号转变成电气信号,它主要应用在轴的循环控制和大多数的自动化过程中,它为闭环控制产生速度和位置的实际测量值。


二、光电增量式编码器、光电绝对值式编码器

     下图是增量式编码器和绝对值编码器的一个示意图,增量编码器它输出AB两项脉冲,绝对值编码器它输出的一般是数据,它又分为单圈和多圈,下面我们看一下增量型编码器和绝对值型编码器它的一个主要区别,增量型编码器在运行过程中如果发现断电再上电,那我们就需要进行原点复位。而绝对值型编码器不需要再进行原点复位,它可以直接继续运行,所以它的安全性和生产效率都会较高,增量编码器的基本原理,光电增量式编码器是一种常见的增量编码器,它主要有发光管、盘、光电接收管以及放大整形电路这四部分构成,我们先在盘上做上挡光材料,然后再在盘上刻出N道通光孔及马道,盘转一圈就会产生N次的通光和遮光,光电管接收到这个光信号之后,就会产生电流信号,电流信号再经过放大整形电路就会输出脉冲信号,因为盘是跟随电机的转子转动的,所以我们驱动器对脉冲进行计数,就可以得到这个位置信息,同时也能求到单位时间内的转速,码盘一般有金属盘、玻璃盘,还有塑料盘,玻璃马盘是在玻璃上沉积很薄的刻线,它的热稳定线及精度都可以达到很高,但是比较容易碎,所以我们在安装伺服电机的时候一定要小心,不能大力的敲击电机轴,否则容易造成编码器的这个码盘损坏,金属马盘不易碎,但由于金属有一定的宽度,它的精度就有一定的限制,另外金属随着温度的变化它比较容易变形,它的热稳定性比玻璃马盘就差一个数量级,塑料马盘是经济型的,它的成本比较低,但是精度、稳定性、寿命和前两者都有一定的差距,编码器呢,它输出AB两相的信号的周期是相同的,但是它们相位上相差90度,结合这两个信号我们就可以判断出电机的转动方向,如果a相超前于B相,那它就是顺时针旋转,如果B项超前于a项,它就是逆时针旋转,除了AB项之外它还有一个对象信号,对象信号就是每圈只有一个表示编码器特定的位置的一个参考。同时增量编码器呢它还有一个倍频的技术,就是如果我们只利用a项的上升沿和下降沿,那我们就实现编码器的两倍频,如果同时利用a项B项的上升沿和下降沿,就可以实现四倍频。比如说我们比较常见的2500线的这个编码器,如果用四倍之后,那我们就可以得到2500乘以四一万的分辨率,2500线就是指我们在码盘上刻的这个道它有2500个,同时编码器还带有UVW信号,UVW信号用来给转子做初始定位,这三个脉冲相互之间相位相差120度,我们都知道现在常见的伺服电机都是永磁磁浮电机,它的转子是永磁体,那我们上面需要知道这个转子的磁极的一个具体位置,那我们就可以用UVW来来知道这个位置。



 
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