旋轉(zhuǎn)編碼器的零位

旋轉(zhuǎn)編碼器是一種光電式旋轉(zhuǎn)測(cè)量裝置，它將被測(cè)的角位移直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)（高速脈沖信號(hào)），主要應(yīng)用于機(jī)床、電梯、伺服電機(jī)配套、紡織機(jī)械、包裝機(jī)械、印刷機(jī)械、起重機(jī)械等行業(yè)。

旋轉(zhuǎn)編碼器按照工作原理編碼器可分為增量式和絕對(duì)式兩類(lèi)。

A增量式編碼器是將位移轉(zhuǎn)換成周期性的電信號(hào)，再把這個(gè)電信號(hào)轉(zhuǎn)變成計(jì)數(shù)脈沖，用脈沖的個(gè)數(shù)表示位移的大?。?/p>

B絕對(duì)式編碼器的每一個(gè)位置對(duì)應(yīng)一個(gè)確定的數(shù)字碼，因此它的示值只與測(cè)量的起始和終止位置有關(guān)，而與測(cè)量的中間過(guò)程無(wú)關(guān)。

二者區(qū)別：

增量型的位置從零位標(biāo)記開(kāi)始計(jì)算的脈沖數(shù)量確定的；

而絕對(duì)型的位置是由輸出代碼的讀數(shù)確定的。在一圈里，每個(gè)位置的輸出代碼的讀數(shù)是唯一的；因此，當(dāng)電源斷開(kāi)時(shí)，絕對(duì)型編碼器并不與實(shí)際的位置分離。如果電源再次接通，那么位置讀數(shù)仍是當(dāng)前的，有效的；不像增量編碼器那樣，必須去尋找零位標(biāo)記。

A圖（結(jié)構(gòu)原理）

（1）注：光敏元件一般由極管組成。

（2）

B圖（與變頻器接線(xiàn)）

我們通常用的是增量型編碼器，可將旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出脈沖信號(hào)直接輸入給plc，利用PLC的高速計(jì)數(shù)器對(duì)其脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，以獲得測(cè)量結(jié)果。

這里所講的確定零位指的是增量型。

1、編碼器軸轉(zhuǎn)動(dòng)找零，編碼器在安裝時(shí)，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸對(duì)應(yīng)零位，一般增量值與單圈絕對(duì)值會(huì)用這種方法，而軸套型的編碼器也用這種方法。缺點(diǎn)，零點(diǎn)不太好找，精度較低。

2、與上面方法相當(dāng)，只是編碼器外殼旋轉(zhuǎn)找零，這主要是對(duì)于一些緊湊型安裝的同步法蘭（也有叫伺服法蘭）外殼所用。

3、通電移動(dòng)安裝機(jī)械對(duì)零，通電將安裝的機(jī)械移動(dòng)到對(duì)應(yīng)的編碼器零位對(duì)應(yīng)位置安裝。

4、偏置計(jì)算，機(jī)械和編碼器都不需要找零，根據(jù)編碼器讀數(shù)與實(shí)際位置的偏差計(jì)算，獲得偏置量，以后編碼器讀數(shù)后減去這個(gè)偏置量。例如編碼器的讀數(shù)為100，而實(shí)際位置是90，計(jì)算下在實(shí)際位置0位時(shí)，編碼器的讀數(shù)應(yīng)該是10，而這個(gè)“10”就是偏置量，以后編碼器讀到的數(shù)，減去這個(gè)偏置量就是位置值?？芍貜?fù)多次，修正偏置量。對(duì)于增量值編碼器，是讀取原始機(jī)械零位到第一個(gè)Z點(diǎn)的讀數(shù)，作為偏置量。精度較高的編碼器，或者量程較大的絕對(duì)值多圈編碼器，多用這種方法。

5、智能化外部置零，有些帶智能化功能的編碼器，可提供外部置位功能，例如通過(guò)編碼器附帶的按鍵，或外帶的軟件設(shè)置功能置零。

6、需要說(shuō)明的是，絕對(duì)值編碼器的零位再往下就是編碼的循環(huán)最大值，無(wú)論是單圈絕對(duì)值，還是多圈絕對(duì)值，如果置零位，那么再往下（下滑、移動(dòng)，慣性過(guò)沖等），就可能數(shù)據(jù)一下子跳到最大了，對(duì)于高位數(shù)的絕對(duì)值多圈，可能數(shù)據(jù)會(huì)溢出原來(lái)的設(shè)定范圍。另外，絕對(duì)值編碼器還有一個(gè)旋轉(zhuǎn)方向的問(wèn)題，置零后，如果方向不對(duì)，是從0跳到最大，然后由大變小的。一些進(jìn)口的編碼器盡管帶有外部置零功能，但建議還是不要用此功能。（我們碰到很多用進(jìn)口絕對(duì)值編碼器會(huì)碰到這樣的困惑，不要就迷信進(jìn)口的）。

7、最好的置位方法，預(yù)置一個(gè)非零位（留下下滑、過(guò)沖的余量）并預(yù)置旋轉(zhuǎn)方向+偏置計(jì)算的方法。另外一種方法是置“中”，偏置量就是中點(diǎn)值，置位線(xiàn)與電源正相觸后，編碼器輸出的就是中點(diǎn)位置，這樣的行程是+/-半全程，在這樣的行程范圍內(nèi)，無(wú)論旋轉(zhuǎn)方向，確保不會(huì)經(jīng)過(guò)零點(diǎn)跳變。

1、按碼盤(pán)的刻孔方式不同分類(lèi)：

（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。

（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。

編碼器-----------PLC

A-----------------X0

B-----------------X1

Z------------------X2

+24V------------+24V

COM------------ -24V-----------COM［1］

注：可以是DC-5V或DC-24V。

常見(jiàn)故障：

1、編碼器本身故障：是指編碼器本身元器件出現(xiàn)故障，導(dǎo)致其不能產(chǎn)生和輸出正確的波形。這種情況下需更換編碼器或維修其內(nèi)部器件。

2、編碼器連接電纜故障：這種故障出現(xiàn)的幾率 最高，維修中經(jīng)常遇到，應(yīng)是優(yōu)先考慮的因素。通常為編碼器電纜斷路、短路或接觸不良，這時(shí)需更換電纜或接頭。還應(yīng)特別注意是否是由于電纜固定不緊，造成松動(dòng)引起開(kāi)焊或斷路，這時(shí)需卡緊電纜。

3、編碼器+5V電源下降：是指+5V電源過(guò)低， 通常不能低于4.75V，造成過(guò)低的原因是供電電源故障或電源傳送電纜阻值偏大而引起損耗，這時(shí)需檢修電源或更換電纜。

4、編碼器安裝松動(dòng)：這種故障會(huì)影響位置控制 精度，造成停止和移動(dòng)中位置偏差量超差，甚至剛一開(kāi)機(jī)即產(chǎn)生伺服系統(tǒng)過(guò)載報(bào)警，請(qǐng)?zhí)貏e注意。

一般地，旋轉(zhuǎn)編碼器也能得到一個(gè)速度信號(hào)，這個(gè)信號(hào)要反饋給變頻器，從而調(diào)節(jié)變頻器的輸出數(shù)據(jù)。

故障現(xiàn)象：1、旋轉(zhuǎn)編碼器壞（無(wú)輸出）時(shí)，變頻器不能正常工作，變得運(yùn)行速度很慢，而且一會(huì)兒變頻器保護(hù)，顯示“PG斷開(kāi)”（PG可以理解為變頻器檢測(cè)電路模塊）聯(lián)合動(dòng)作才能起作用。要使電信號(hào)上升到較高電平，并產(chǎn)生沒(méi)有任何干擾的方波脈沖，這就必須用電子電路來(lái)處理。編碼器pg接線(xiàn)與參數(shù)矢量變頻器與編碼器pg之間的連接方式，必須與編碼器pg的型號(hào)相對(duì)應(yīng)。一般而言，編碼器pg型號(hào)分差動(dòng)輸出、集電極開(kāi)路輸出和推挽輸出三種，其信號(hào)的傳遞方式必須考慮到變頻器pg卡的接口，因此選擇合適的pg卡型號(hào)或者設(shè)置合理。

總結(jié)：

1它主要是以高精度計(jì)量光柵為檢測(cè)元件，通過(guò)光電轉(zhuǎn)換；

2將軸的機(jī)械角位移信息以LED光源為介質(zhì)通過(guò)光柵碼盤(pán)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字代碼，用它可以實(shí)現(xiàn)角位移、角速度、和角加速度及其他物理量的精確測(cè)量；

3.工作原理（如下圖）

1：光源（LED） 2：透鏡（Lens） 3：指示光柵 4：碼盤(pán)（Disk） 5：接受器（ASIC）

點(diǎn)光源（LED）發(fā)出的光經(jīng)過(guò)透鏡（Lens）的折射變成準(zhǔn)直的平行光，通過(guò)光柵和碼盤(pán)，照射到光電接受器上，如果碼盤(pán)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，光線(xiàn)就會(huì)把碼盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的情況反應(yīng)到接受器上。接受器會(huì)把這些光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出，從而以電脈沖的形式反應(yīng)出物理的運(yùn)動(dòng)量（位移、角速度、加速度）。

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