脈沖編碼器是光學(xué)位置檢測元件，碼盤直接安裝在電機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸上，檢測軸的旋轉(zhuǎn)角度位置和速度變化，其輸出信號(hào)為電脈沖。 該檢測方式的特點(diǎn)是非接觸式無摩擦和磨損，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，響應(yīng)速度快。 缺點(diǎn)是不耐污染，易碎。 根據(jù)其編碼方式，可以分為增量式和絕對(duì)值式。數(shù)控機(jī)床脈沖編碼器工作原理是什么?

根據(jù)檢測原理，編碼器分為光學(xué)式、磁性、感應(yīng)式和靜電容量式。 根據(jù)其刻度方法和信號(hào)輸出形式，分為增量型、絕對(duì)值型、混合型3種。

1 .增量型編碼器的動(dòng)作原理

增量式旋轉(zhuǎn)編碼器通過內(nèi)部的兩個(gè)光接收管轉(zhuǎn)換該角度碼輪的定時(shí)和相位關(guān)系，得到該角度碼輪的角度位移量增加(正方向)或減少)的負(fù)方向。

下面對(duì)增量型旋轉(zhuǎn)編碼器的內(nèi)部動(dòng)作原理進(jìn)行說明

a、b兩點(diǎn)與2個(gè)感光性受體對(duì)應(yīng)，a、b兩點(diǎn)間的距離為S2，角度編碼盤的晶格間距分別為S0和S1。

根據(jù)輸出波形圖，每個(gè)運(yùn)動(dòng)周期的定時(shí)為

順時(shí)針運(yùn)動(dòng)

逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)

甲乙

1 1

0 1

0 0

1 0

甲乙

1 1

1 0

0 0

0 1

由此，可以通過AB相了解編碼器當(dāng)前的旋轉(zhuǎn)方向和速度。

2 .絕對(duì)值編碼器的動(dòng)作原理

絕對(duì)代碼盤中有許多光通道的刻線，各刻線依次為2線、4線、8線、16線。 整理一下。 這樣，在編碼器的各位置，通過讀取各得分線的開、關(guān)，得到從2的零次方到2的n-1次方的唯一的二進(jìn)制代碼(格雷碼)的集合。 這被稱為n位絕對(duì)編碼器。 這樣的編碼器由光電編碼盤的機(jī)械位置決定，不受停電、干擾的影響。

每個(gè)由機(jī)械位置決定的位置，絕對(duì)編碼器都是唯一的，不需要存儲(chǔ)，不需要尋找基準(zhǔn)點(diǎn)，也不需要經(jīng)常計(jì)數(shù)，也不需要什么時(shí)候知道位置，什么時(shí)候讀取那個(gè)位置。 由此，編碼器的抗干擾特性、數(shù)據(jù)的可靠性大幅提高。

圖1從旋轉(zhuǎn)絕對(duì)值編碼器到多旋轉(zhuǎn)絕對(duì)值編碼器

旋轉(zhuǎn)單圈絕對(duì)值編碼器，在旋轉(zhuǎn)中測量光電編碼盤各軌道的得分線，獲取唯一的代碼。 如果旋轉(zhuǎn)360度以上，代碼又會(huì)回到原點(diǎn)。 這不符合絕對(duì)代碼的唯一原則，因此這樣的代碼只能用于旋轉(zhuǎn)范圍360度以內(nèi)的測量。 被稱為單圈絕對(duì)值編碼器。

測量旋轉(zhuǎn)超過360度的范圍時(shí)，需要多圈絕對(duì)值編碼器。

編碼器制造商利用鐘表齒輪機(jī)械的原理，在中心碼盤旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過齒輪驅(qū)動(dòng)另一組碼盤(或多組齒輪、多組碼盤) )，在單圈的碼盤基礎(chǔ)上進(jìn)一步增加轉(zhuǎn)速的碼盤，從而實(shí)現(xiàn)編碼器這種絕對(duì)編碼器被稱為多旋轉(zhuǎn)式絕對(duì)編碼器，同樣由機(jī)械位置決定代碼，各位置的代碼不唯一重復(fù)，也不需要存儲(chǔ)。多旋轉(zhuǎn)編碼器的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，由于測量范圍廣，實(shí)際使用大多比較充裕，安裝時(shí)不需要尋找零點(diǎn)，以某個(gè)中間位置為起點(diǎn)即可，安裝調(diào)整大幅變得簡單。

3 .編碼器的信號(hào)輸出型

a  )增量編碼器的接線和輸出

增量型編碼器一般使用a、b、z三相輸出信號(hào)，外加24V和0V； a、b輸出相位相差90度的脈沖信號(hào)，z相每旋轉(zhuǎn)1周輸出1個(gè)脈沖作為零點(diǎn)信號(hào)。

單相連接時(shí)，用于單向計(jì)數(shù)，測量單向速度。

A.B二相連接，用于正反計(jì)數(shù)、正反判斷和速度判斷。

在a、b、z三相連接中，用于帶參考位修正的位置測量。

a、A-、b、B-、z、Z-連接是具有對(duì)稱的負(fù)信號(hào)的連接，因此電流作用于電纜的電磁場為0，衰減最小，最適合噪聲，能夠傳輸遠(yuǎn)距離。

增量型編碼器連接PLC上的FM350、FM450高速計(jì)數(shù)模塊，通過累計(jì)計(jì)算當(dāng)前位置。

b  )絕對(duì)值編碼器的接線和輸出

向絕對(duì)值編碼器布線施加時(shí)鐘信號(hào)c、C-、數(shù)據(jù)信號(hào)d、D-、24V和0V； 數(shù)據(jù)通過二進(jìn)制或格雷碼發(fā)送，大多數(shù)使用SSI同步串行通信和DP通信，傳輸距離較短時(shí)也可以使用并行通信。

SSI接口(RS422模式)通過兩條數(shù)據(jù)線、兩條時(shí)鐘線連接，從接收設(shè)備向編碼器發(fā)送中斷的時(shí)鐘脈沖，絕對(duì)的位置值從編碼器與時(shí)鐘脈沖同步輸出到接收設(shè)備。

以來自接收設(shè)備的時(shí)鐘信號(hào)為觸發(fā)，編碼器從高位(MSB  )開始與時(shí)鐘信號(hào)同步地輸出串行信號(hào)。 SSI標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)在未發(fā)送信號(hào)時(shí)時(shí)鐘和數(shù)據(jù)位都是高位，在時(shí)鐘信號(hào)的最初的下降沿開始蓄積編碼器的當(dāng)前值，在從時(shí)鐘信號(hào)的上升沿延遲了T2個(gè)延遲時(shí)間后發(fā)送編碼器數(shù)據(jù)信號(hào)。

T=0.9—11us各脈沖周期n是編碼器的總比特?cái)?shù)

t1大于0.45us的每1個(gè)脈沖的半周期

t20.4us數(shù)據(jù)輸出延遲時(shí)間

t3=12—35us數(shù)據(jù)恢復(fù)(熄滅)時(shí)間

絕對(duì)值編碼器與PLC上的SM338模塊連接，每個(gè)模塊有3個(gè)通道。

4 .增量型編碼器和絕對(duì)值編碼器的區(qū)別和應(yīng)用

絕對(duì)值編碼器在切斷電源后可以存儲(chǔ)當(dāng)前位置，輸出為SSI串行通信和DP通信信號(hào)。 增量型編碼器需要接通電源尋找基準(zhǔn)點(diǎn)，切斷電源后無法記憶當(dāng)前的位置。

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