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解决方案:西门子伺服电动机的维修编码器如何准确测量电动机的位置?

2020-09-09 09:04分类:编码器 阅读:

 

西门子伺服电动机的维修编码器如何准确测量电动机的位置?

一、什么是编码器

编码器是一种将信号或数据编译并将其转换为可用于通信,传输和存储的信号形式的设备。编码器将角位移或线性位移转换为电信号。前者称为码盘,后者称为码尺。它是工业上常用的电机定位装置,可以准确测试电机的角位移和旋转位置。

图1编码器

二、编码器分类

根据工作原理,编码器可以分为两种:增量型和绝对型。增量编码器将位移转换为周期性的电信号,然后将该电信号转换为计数脉冲,并且脉冲数用于指示位移的大小。绝对编码器的每个位置都对应一个特定的数字代码,因此其指示仅与测量的开始和结束位置有关,与测量的中间过程无关。

1.增量

增量编码器通常具有3个输出端口,分别是A相,B相和Z相输出。 A相和B相之间的脉冲输出延迟1/4周期。根据延迟关系,即正反向,并通过采用相位A和相位B的上升沿和下降沿,可使频率翻倍或翻两番。 Z相是一个单匝脉冲,即每转发出一个脉冲。

增量测量方法的光栅由周期性光栅组成。通过计算从某个点开始的增量数(测量步长)来获得位置信息。由于必须使用绝对参考点来确定位置值,因此旋转编码器还具有参考点轨迹。

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2.绝对类型

绝对编码器对应一个圆,每个参考角度都发射一个对应于该角度的唯一二进制值,并且可以通过外部圆设备记录和测量多个位置。

接通编码器电源后,可以立即获取位置值,并随时通过后续信号处理电子电路读取该位置值。无需移动轴即可执行参考点返回操作。绝对位置信息来自圆形光栅码盘,该码盘由一系列绝对码组成。单独的增量跟踪信号通过细分生成位置值,还可以生成可选的增量信号。

每转重复单转编码器的绝对位置值信息。多圈编码器还可以区分每圈的位置值。

图2绝对旋转编码器的圆盘光栅

它们的最大区别是:对于增量编码器,位置由从零标记开始计数的脉冲数确定,而绝对编码器的位置由输出代码的读取确定。在一个圆圈中,每个位置的输出代码的读取都是唯一的,因此在断开电源时,绝对编码器不会与实际位置分开。如果再次打开电源,则位置读数仍是当前且有效,这与增量编码器不同,增量编码器必须搜索零标记。

三、编码器的工作原理

通过光电发射和接收装置读取一个以中心轴为中心的光电编码盘,上面刻有圆形和深色刻线,并将四组正弦波信号组合成A,B伺服电机编码器,Cplc控制电机正反转,D ,每个正弦波都具有90度的相位差(相对于360度的周期)。 C和D信号被反转并叠加在A和B相上以增强稳定信号。此外,每转输出一个Z相脉冲伺服直流电机,以表示零参考位置。

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图3编码器结构

由于相位A和相位B相差90度,因此可以通过比较相位A或相位B来判断编码器的正向和反向旋转,并且可以通过零脉冲获得编码器零参考。位编码器代码盘的材料是玻璃,金属和塑料。玻璃代码盘由沉积在玻璃上的细刻划线制成,具有良好的热稳定性和高精度。金属编码盘直接刻有直通和不可逾越的线条,并且不易碎。但是,由于金属具有一定的厚度,因此精度受到限制,并且其热稳定性比玻璃差一个数量级。塑料代码盘经济且成本低廉,但准确性,热稳定性和使用寿命却更差。

分辨率-编码器每360度旋转提供的开放或深色雕刻线的数量称为分辨率,也称为分辨率索引,或者直接称为线数伺服电机编码器,通常每转5至10,000条。

图4编码器

四、位置测量和反馈控制原理

编码器在电梯,机床,材料加工,电机反馈系统以及测量和控制设备中占据极其重要的位置。编码器使用光栅和红外光源通过接收器将光信号转换为TTL(HTL)电信号。通过对TTL电平频率和高电平数量的分析,可以直观地反映出电动机的旋转角度和旋转位置。

由于可以精确测量角度和位置,因此可以将编码器和变频器组合成闭环控制系统,以使控制更加精确。这就是为什么可以如此精确地使用电梯,机床等的原因。

五、摘要

总而言之,我们了解到编码器根据其结构分为两种:增量型和绝对型。它们还将其他信号(例如光信号)转换为可以分析和控制的电信号。我们生活中常见的升降机和机床恰好基于电机的精确调节。通过对电信号的反馈闭环控制,编码器和变频器自然可以实现精确的控制。

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