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標(biāo)題: 旋轉(zhuǎn)式編碼器 [打印本頁(yè)]

作者: 山海致遠(yuǎn)    時(shí)間: 2014-10-7 09:54
標(biāo)題: 旋轉(zhuǎn)式編碼器

旋轉(zhuǎn)式編碼器概要

旋轉(zhuǎn)式編碼器的定義
旋轉(zhuǎn)式編碼器,是將旋轉(zhuǎn)的機(jī)械位移量轉(zhuǎn)換為電氣信號(hào),對(duì)該信號(hào)進(jìn)行處理后檢測(cè)位置速度等的傳感器。檢測(cè)直線機(jī)械位移量的傳感器稱(chēng)為線性編碼器。


特長(zhǎng)

①根據(jù)軸的旋轉(zhuǎn)變位量進(jìn)行輸出

通過(guò)聯(lián)合器與軸結(jié)合,能直接檢測(cè)旋轉(zhuǎn)位移量。;

②啟動(dòng)時(shí)無(wú)需原點(diǎn)復(fù)位。(僅絕對(duì)型)

絕對(duì)型的情況下,將旋轉(zhuǎn)角度作為絕對(duì)數(shù)值進(jìn)行并列輸出。

③可對(duì)旋轉(zhuǎn)方向進(jìn)行檢測(cè)。

增量型中可通過(guò)A相和B相的輸出時(shí)間,絕對(duì)型中可通過(guò)代碼的增減來(lái)掌握旋轉(zhuǎn)方向。

④請(qǐng)根據(jù)豐富的分辨率和輸出型號(hào),選擇最合適的傳感器。

根據(jù)要求精度和成本、連接電路等,選擇適合的傳感器。


原理


項(xiàng)目分類(lèi)
特長(zhǎng)
構(gòu)造
輸出波形
增量型

E6A2-C
E6B2-C
E6C2-C
E6C3-C
E6D-C
E6F-C
E6H-C
E6J-C
本型號(hào)能根據(jù)軸的旋轉(zhuǎn)位移量,輸出脈沖列。
其方式是通過(guò)其他計(jì)數(shù)器,計(jì)算輸出脈沖數(shù),通過(guò)計(jì)數(shù)檢測(cè)旋轉(zhuǎn)量。
希望知道某輸入軸位置的旋轉(zhuǎn)量,先按基準(zhǔn)位置,使計(jì)數(shù)位的計(jì)數(shù)值復(fù)位,然后再用計(jì)數(shù)器把由該位置發(fā)出的脈沖數(shù)累加起來(lái)。
因此,可任意選擇基準(zhǔn)位置,且可無(wú)限量檢測(cè)旋轉(zhuǎn)量。
其最大的特長(zhǎng)是,可添加電路,產(chǎn)生1周期信號(hào)的2倍、4倍脈沖數(shù),提高電流的分辨率(注)。
此外,可把每旋轉(zhuǎn)一周發(fā)生的Z相信號(hào)作為1旋轉(zhuǎn)內(nèi)的原點(diǎn)使用。
注. 需要高分辨率時(shí),一般可采用4倍增電路方式。
(如果把A相、B相的上升、下降波形分別進(jìn)行微分,可得到4倍輸出,分辨率則為4倍)。
與軸旋轉(zhuǎn)同時(shí)寫(xiě)入光學(xué)圖案的磁盤(pán)時(shí),通過(guò)兩處狹縫的光就會(huì)相應(yīng)地被透過(guò)、遮斷。這種光通過(guò)與各自的狹縫相對(duì)的受光元件轉(zhuǎn)換為電流,通過(guò)波形整形后,成為2個(gè)矩形波輸出。 另2處的狹縫要配置在與矩形波輸出的相位差1/4間距處。
多旋轉(zhuǎn)絕對(duì)型

E6C-N
單旋轉(zhuǎn)絕對(duì)型數(shù)據(jù)與通常的絕對(duì)型具有同樣的特長(zhǎng)。
旋轉(zhuǎn)量數(shù)據(jù)也可作為絕對(duì)數(shù)據(jù)輸出,根據(jù)旋轉(zhuǎn)量數(shù)據(jù)的檢測(cè)方式,選擇需要或不需要電源斷開(kāi)時(shí)的支持電源用電池的類(lèi)型。
使用增量型編碼器,可適用于編碼器在任意旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下位置檢測(cè)絕對(duì)化的場(chǎng)合。
檢測(cè)部與絕對(duì)型的構(gòu)成基本相同。
采用部分單旋轉(zhuǎn)的絕對(duì)信號(hào),根據(jù)內(nèi)部設(shè)置的計(jì)數(shù)器,累計(jì)單旋轉(zhuǎn)的1次旋轉(zhuǎn)量,并作為絕對(duì)的代碼,輸出多旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)。
絕對(duì)型

E6CP-A
E6C3-A
E6F-A
E6J-A
本型號(hào)為把旋轉(zhuǎn)角度通過(guò)2n的代 碼作為絕對(duì)值,通過(guò)并聯(lián)輸出。 因此,如果持有輸出代碼位數(shù)的 輸出量。分辨率較大時(shí),輸出量 就會(huì)增加,方式是通過(guò)直接讀取 輸出代碼,進(jìn)行旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)。 編碼器一旦被裝入機(jī)械,則可確 定輸入旋轉(zhuǎn)軸的零位,一般把零 位作為坐標(biāo)原點(diǎn),旋轉(zhuǎn)角度用數(shù) 字輸出。 此外,不會(huì)因干擾等發(fā)生數(shù)據(jù)錯(cuò) 落,也無(wú)需進(jìn)行啟動(dòng)時(shí)的原點(diǎn)復(fù) 位。 另外,因高速旋轉(zhuǎn),不能讀取符 號(hào)時(shí),若降低轉(zhuǎn)速,則可讀取正 確的數(shù)據(jù),此外因停電等切斷電 源,再次接通電源的情況下,也 能讀取正確的旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)。
旋轉(zhuǎn)已寫(xiě)入圖案的磁盤(pán),透過(guò)狹縫的光就可依據(jù)圖案,處于透過(guò)與遮斷交替的狀態(tài)。
透過(guò)的光可通過(guò)受光元件轉(zhuǎn)換為電流,并進(jìn)行波形整形后,變成數(shù)字信號(hào)。


分類(lèi)


選擇要點(diǎn)


增量式或絕對(duì)式

考慮到容許的成本,電源接通時(shí)的原點(diǎn)可否恢復(fù)、控制速度、耐干擾性等,選擇合適的類(lèi)型。

分解率精度的選擇

在考慮組裝機(jī)械裝置的要求精度和機(jī)械的成本的基礎(chǔ)上,選擇最適合的產(chǎn)品。一般選擇機(jī)械綜合精度的1/2~1/4精度的分辨率。

外形尺寸

選定時(shí)還要考慮安裝空間與選定軸的形態(tài)(中空軸、桿軸類(lèi))。

軸容許負(fù)重

選定時(shí)要考慮到不同安裝方法的不同軸負(fù)載狀態(tài)、及機(jī)械的壽命等。

容許最大旋轉(zhuǎn)數(shù)

根據(jù)使用時(shí)的機(jī)械的最大旋轉(zhuǎn)數(shù)來(lái)選擇。

最高響應(yīng)頻率數(shù)

根據(jù)組裝機(jī)械裝置使用時(shí)的軸最大旋轉(zhuǎn)數(shù)來(lái)定。

最大響應(yīng)頻率=(旋轉(zhuǎn)數(shù)/60)×分辨率

但是,由于實(shí)際的信號(hào)周期有所波動(dòng),所以選定時(shí)應(yīng)針對(duì)上述的計(jì)算值,來(lái)選擇留有余度的規(guī)格。

保護(hù)構(gòu)造

根據(jù)使用環(huán)境中的灰塵、水、油等的程度來(lái)選擇。

僅灰塵:IP50

還有水、油:IP52(f)、IP64(f)(防滴落、防油)

軸的旋轉(zhuǎn)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩

驅(qū)動(dòng)源的轉(zhuǎn)矩為多少?

輸出電路方式

選擇電路方式時(shí)應(yīng)考慮到連接的后段機(jī)器、信號(hào)的頻率、傳送距離、干擾環(huán)境等。

長(zhǎng)距離傳送的情況下,選擇線路驅(qū)動(dòng)器輸出。


術(shù)語(yǔ)解說(shuō)

分辨率

軸旋轉(zhuǎn)1次時(shí)輸出的增量信號(hào)脈沖數(shù)或絕對(duì)值的絕對(duì)位置數(shù)。


輸出相

增量型式的輸出信號(hào)數(shù)。包括1相型(A相)、2相型(A相、B相)、3相(A相、B相、Z相)。Z相輸出1次即輸出1次原點(diǎn)用的信號(hào)。


輸出相位差

軸旋轉(zhuǎn)時(shí),將A相、B相各信號(hào)相互間上升或下降中的時(shí)間偏移量與信號(hào)1周期時(shí)間的比,或者用電氣角表示信號(hào)1周期為360°。

A相、B相用電氣角表示為90°的相位差。


CW

即順時(shí)針旋轉(zhuǎn)(Clock Wise)的方向。從軸側(cè)面觀察為向右旋轉(zhuǎn),在這個(gè)旋轉(zhuǎn)方向中,通常增量型為A相比B相先進(jìn)行相位輸出,絕對(duì)型為代碼增加方向。

CW方向反旋轉(zhuǎn)時(shí)為CCW(Counter Clock Wise)


輸出功效比

使軸以固定速旋轉(zhuǎn)時(shí)輸出的平均脈沖周期時(shí)間與1周期的H位時(shí)間的比。



最高響應(yīng)頻率

響應(yīng)信號(hào)所得到的最大信號(hào)頻率。

上升時(shí)間、下降時(shí)間

輸出脈沖的10~90%的時(shí)間。



輸出電路

(1)開(kāi)路集電極輸出

以輸出電路的晶體管發(fā)射極為共通型,以集電極為開(kāi)放式的輸出電路。

(2)電壓輸出

以輸出電路的晶體管的發(fā)射極為共通型,在集電極與電源間插入電阻,并輸出因電壓而變化的集電極的輸出電路。

(3)線路驅(qū)動(dòng)器輸出

本輸出方式采用高速、長(zhǎng)距離輸送用的專(zhuān)用IC方式,是依據(jù)RS422-A規(guī)格的數(shù)據(jù)傳送方式。信號(hào)以差動(dòng)的2信號(hào)輸出,因此抗干擾能力強(qiáng)。接受線路驅(qū)動(dòng)器輸出的信號(hào)時(shí),可使用稱(chēng)為線路接

(4)補(bǔ)碼輸出

輸出上具備N(xiāo)PN和PNP2種輸出晶體管的輸出電路。根據(jù)輸出信號(hào)的「H」、「L」,2個(gè)輸出晶體管交互進(jìn)行「ON」、「OFF」動(dòng)作。使用時(shí),請(qǐng)?jiān)谡龢O電源、OV上進(jìn)行上拉、下降后再使用。補(bǔ)碼輸出,包括輸出電流的流出、流入兩個(gè)動(dòng)作,其特征為信號(hào)的上、下降速度快,可延長(zhǎng)代碼的長(zhǎng)距離??膳c開(kāi)路集電極輸入機(jī)器(NPN、PNP)連接。


啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩

旋轉(zhuǎn)式編碼器的軸旋轉(zhuǎn)啟動(dòng)時(shí)必須的旋轉(zhuǎn)力矩。通常旋轉(zhuǎn)時(shí),一般取比本值低的值。軸為防水用密封設(shè)計(jì)時(shí),啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的值較高。


慣性力矩

表示旋轉(zhuǎn)式編碼器的旋轉(zhuǎn)啟動(dòng)、停止時(shí)的慣性力的大小。


軸容許力

是加在軸上的負(fù)載負(fù)重的容許量。徑向以直角方向?qū)S增加負(fù)重,而軸向以軸方向增加負(fù)重。兩者都為軸旋轉(zhuǎn)時(shí)容許負(fù)重,該負(fù)重的大小對(duì)軸承的壽命產(chǎn)生影響。


動(dòng)作環(huán)境溫度

是滿足規(guī)格的環(huán)境溫度,也是接觸外界溫度與旋轉(zhuǎn)式編碼器的相關(guān)零件的溫度容許值。


保存環(huán)境溫度

在斷電狀態(tài)下,不會(huì)引起功能劣化的環(huán)境溫度,也是接觸外界溫度及與旋轉(zhuǎn)式編碼器的相關(guān)零件的溫度容許值。


保護(hù)構(gòu)造

保護(hù)構(gòu)造的標(biāo)準(zhǔn)是為了防止外部的異物侵入旋轉(zhuǎn)式編碼器內(nèi)。根據(jù)IEC60529規(guī)格、JEM規(guī)格的規(guī)定,用IP□□表示。


絕對(duì)代碼

(1)二進(jìn)制代碼

本代碼為純2進(jìn)制代碼,用2n表示??赏ㄟ^(guò)位置的轉(zhuǎn)換變換復(fù)數(shù)的位有。

(2)格雷碼

轉(zhuǎn)換位置時(shí),只有1位發(fā)生變化的代碼。 旋轉(zhuǎn)式編碼器的代碼板為格雷碼。

(3)余格雷碼

是用格雷碼表示36、360、720等2n以外的分辨率時(shí) 的代碼。格雷碼的性質(zhì)為 :將格雷碼的最上位從“0”切換至“1” 時(shí)起,當(dāng)數(shù)值小的一方和數(shù)值大的一方分別只取相同區(qū)域時(shí),在該范圍內(nèi)從代碼的結(jié)束與開(kāi)始進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí),只改變1位信號(hào)。根據(jù)這種性質(zhì),可按格雷碼進(jìn)行任意的偶數(shù)分辨率設(shè)定。 但此時(shí),代碼的起始不是從0位置開(kāi)始,而是從中途的代碼開(kāi)始,所以實(shí)際使用時(shí),需要進(jìn)行代碼轉(zhuǎn)換處理,轉(zhuǎn)換至由0位置起的代碼后再使用。二進(jìn)10進(jìn)制代碼(Binary Coded Decimal Code)。是分別用2進(jìn)符號(hào)表示10進(jìn)制各位的代碼。


串行傳送

對(duì)應(yīng)同時(shí)輸出多位數(shù)據(jù)的通常并聯(lián)傳送,可采用由一個(gè)傳送線進(jìn)行系列化輸出數(shù)據(jù)的形式,目的是節(jié)省連線,在接受信號(hào)側(cè)則變換成并聯(lián)信號(hào)后使用。


中空軸型(空心軸型)

旋轉(zhuǎn)軸為中空軸形狀,通過(guò)將驅(qū)動(dòng)側(cè)的軸直接與中空孔連接,可節(jié)省軸方向的空間。

以板簧為緩沖,吸收驅(qū)動(dòng)軸的振動(dòng)等


金屬盤(pán)

編碼器的旋轉(zhuǎn)板(盤(pán))是用金屬制成的,與玻璃旋轉(zhuǎn)板(盤(pán))相比,更強(qiáng)化了耐沖擊性。但受到狹縫加工的制約,不能應(yīng)用于高分辨率。


伺服裝置

編碼器的安裝方法之一是:用伺服裝置用配件,壓住編碼器的法蘭部后固定的方法。在臨時(shí)固定的狀態(tài)下,可進(jìn)行編碼器旋轉(zhuǎn)方向的位置調(diào)節(jié),所以適用于需要與編碼器的原點(diǎn)相吻合的情況。

→ 第1118、1119頁(yè)


絕對(duì)代碼表
10進(jìn)制
二進(jìn)制
格雷
格雷
余留
14符號(hào)
BCD
10
1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
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29
30
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1 0 0 0
1 0 0 1
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0 1 0 0
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0 1 1 0
0 1 1 1
1 0 0 0
1 0 0 1
0 0 0 0
0 0 0 1
0 0 1 0
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0 1 0 0
0 1 0 1
0 1 1 0
0 1 1 1
1 0 0 0
1 0 0 1
0 0 0 0
0 0 0 1
0 0 1 0
0 0 1 1
0 1 0 0
0 1 0 1
0 1 1 0
0 1 1 1
1 0 0 0
1 0 0 1
0 0 0 0
0 0 0 1
0 0 1 0
0 1 1 1


特性數(shù)據(jù)的讀法

軸承的壽命
導(dǎo)線延長(zhǎng)特性
E6B2-C

E6B2-CWZ6C

表示施加在軸上的負(fù)載與機(jī)械壽命的關(guān)系。
旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的負(fù)載大小對(duì)軸承的壽命有影響。
表示導(dǎo)線延長(zhǎng)時(shí)對(duì)輸出波形的影響。
如延長(zhǎng)導(dǎo)線,輸出波形的上升時(shí)間將變長(zhǎng),輸出殘留電壓將變高。


使用方法與各種數(shù)據(jù)


可否與外圍設(shè)備連接的一覽表 ○:可連接 ×:不可連接

增量型



旋轉(zhuǎn)
編碼器
型號(hào)
連接機(jī)型
電子計(jì)數(shù)器
數(shù)字轉(zhuǎn)速計(jì)
數(shù)字旋轉(zhuǎn)/
脈沖計(jì)
數(shù)字回加減
運(yùn)算脈沖計(jì)
數(shù)字計(jì)時(shí)
間隔表
方向判別單元
SYSMAC
內(nèi)置計(jì)數(shù)器
高速計(jì)數(shù)器
單元
型號(hào)
H7BR
H7ER
K3NR
K3NC
K3NP
E63-WF5C
CJ1M-CPU2□
C□-CT□
E6D-CWZ1E
需要編碼器
用的其他電源
×
×
×
×
×
E6D-CWZ2C
×
E6F-CWZ5G
E6A2-CS3E
E6A2-CW3E
E6A2-CWZ3E
E6B2-CWZ3E
E6H-CWZ3E
E6C2-CWZ3E
E6C3-CWZ3EH
×
E6A2-CS3C
E6A2-CW3C
E6A2-CWZ3C
×
E6A2-CS5C
E6A2-CW5C
E6B2-CWZ6C
E6H-CWZ6C
E6C2-CWZ6C
E6C3-CWZ5GH
E6B2-CWZ1X
E6H-CWZ3X
E6C2-CWZ1X
E6C3-CWZ3XH
×
×
×
×
×
×
E6B2-CWZ5B
E6C2-CWZ5B
需要外帶負(fù)載連接電阻
×
×
×
×
×


旋轉(zhuǎn)
編碼器
型號(hào)
連接機(jī)型
凸輪定位器
程序控制器SYSMAC
型號(hào)
H8PS
H8PR
CPM1A
CQM1H-CPU51
+CQM1H-ABB21
DC輸出單元
E6CP-AG5C
E6C3-AG5C
×
×
需要編碼器用的
其他電源
需要編碼器用的
其他電源
需要編碼器用的
其他電源
E6CP-AG5C-C
E6C3-AG5C-C
E6F-AG5C-C
×
×

需要連接導(dǎo)線
E69-DC5
×

E6G-AB1E
×
×
×

×

×

E6G-AB2C
×
×
需要編碼器用的
其他電源
×

需要編碼器用的
其他電源
E6F-AB3C
×
×
×

E6F-AB3C-C
×
×

×

×

E6C-NN5C
E6C-NN5CA
×
×

×

需要編碼器用的
其他電源
E6C-NN5C-C
E6C-NN5CA-C
×
×
需要日本航空電子(株)制
接插件
PS-26PE-D4□
×

需要日本航空電子(株)制
接插件
PS-26PE-D4□


與數(shù)字轉(zhuǎn)速計(jì)(H7ER)的連接示例

適用機(jī)型
示例
E6A2-CS3E 10P/R、60P/R
E6C2-CWZ3E、E6F-CWZ5G 600P/R
E6C3-CWZ3EH 10P/R、60P/R、600P/R


與數(shù)字計(jì)數(shù)器(H7BR)的連接示例

適用機(jī)型
示例
E6A2-CW3E
E6C2-CWZ3E、E6C3-CWZ3EH、
E6F-CWZ5G

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