增量式脉冲编码器电路原理与故障分析- .pdf

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1、l拦目主持卢置明豳增量式脉冲编码器电路原理与故障分析威海职业学院(山东264210)唐镜军在数控机床的控制系统中，为保证数控机床的加工距与圆光栅相同，而A组与B组的线纹彼此错开1／4节精度要求，检测装置则是数控机床的重要组成部分，用距。指示光栅固定在底座上，与圆光栅的线纹平行放以准确地测量出工作台的位移量或丝杠的转角，并将测置，两者问保持一个小的间距。当圆光栅旋转时，光线量结果反馈给控制系统。建立完善的闭环数控系统是数透过这两个光栅的线纹部分，形成明暗相问的条纹，被控机床保证加工精度的前提，精密的检测装置是数控机光电元件接受，产生近似于正弦波的电信号，经变换电床加工精度的重

2、要保证。路，变换成测量脉冲，其分辨率取决于圆光栅的一圈线1．脉冲编码器分类和结构纹数和测量线路的细分倍数。脉冲编码器是一种旋转式脉冲发生器。它把机械转该编码器通过十字连接头与伺服电动机连接，它的角变成电脉冲，是一种常用的角位移传感器。脉冲编码法兰盘固定在电动机端面上，罩上防护罩，构成完整的器分光电式、接触式和电磁感应式三种，光电式的精度驱动部件。SZLF-102．4BM-CO5L光电脉冲编码器的结与可靠性都优于其他两种，因此数控机床上只使用光电构如图1所示。式脉冲编码器。增量式光电脉冲编码器最初的结构就是一种光电盘。在一个圆盘的圆周上分成相等的透明与不透明部分，圆盘与工作轴

3、一起旋转。此外还有一个固定不动的扇形薄片与圆盘平行放置，并制作有辨向狭缝(或狭缝群)，当光线通过这两个作相对运动的透光与不透光部分时，使光电元件接受到的光通量也时明时暗地连续变化(近似于正弦信号)，经放大、整形电路的变换后变成脉冲信号。通过计量脉冲的数目和频率即可测出工作(a)SZLF-1024BM-C05L光电脉冲编码器外部结构图轴的转角和转速。高精度脉冲编码器要求提高光电盘圆周的等分狭缝的密度，实际上变成了圆光栅线纹。它的制作工艺是在一块具有一定直径的玻璃圆盘上，用真空镀膜的方法镀上一层不透光的金属薄膜，再涂上一层均匀的感光材料，然后用精密照相腐蚀工艺，制成沿圆周等距的

4、透光和不透光部分相间的辐射状线纹。一个相邻的透光与不透光线纹构成一个节距P。在圆盘的里圄不透光圆环上(b)SZLF一1024BM—C05L光电脉冲编码器电路板还刻有一条透光条纹，用来产生一转脉冲信号z。辨向指示光栅上有两段线纹组A和，每一组的线纹间的节图1磊工~qju-r2010年第T0期誓www．metalworking1950．corn圈lj电路中所使用的集成电路：KS74HCT捱NLS12NA、2AN2．光3A电脉冲4A编码器电路的工作原理LM339N、MC3487N内部框图及各管脚功能如图2所示。以CZ6132数控车床主轴电动机上所使用的SZLF．0UT2OUT31

5、02．4BM—C05L光电脉冲编码器为例，分析电路工作原oUT1oU丁4理，如图3所示。lA114VCC，，】B2131CVccGND该脉冲编码器是采用圆光栅的光电脉冲编码器。每2A3121YINTI(_)INT4(+)2B4113CINTI(+)转产生1024个脉冲，光线由光源G发出，当光线透过INT4(一)2C5103B2Y693AINT2(-)毽INT3(+)圆光通栅和指示光栅的线纹后，在光电元件上形成明暗相GND783YINT2(+)JNT3(-)问按正弦规律分布的莫尔条纹，当圆光栅随电动机转动fb)LM339N时，莫尔条纹也相应的移动(圆光栅转向改变，莫尔条纹的移

6、动方向也随之改变)。则光电元件上的光线强弱】Y发生变化，光电元件将变化的光信号转换成近似正弦波1Z的电信号。D1、D3为A组，D2、D4为曰组，每组的两2Y2Z个光电元件在莫尔条纹光线上的对应位置相位相差lAVcclY4A1Z4Y180。，两组所对应的元件D1与D2(D3与D4)在相位l_2EN4Z3Y2Z3．4EN上相差90。。两组光电元件产生相位相差90。的正弦波的3Z2Y3Z2A3Y信号，如图4所示，两组信号分别加到电压比较器A1、4YGND3A4ZA2。以图4中A相为例分析信号传输过程。在正弦波正(c)MC3487N(d)Rs-422四线驱动器半周时，A1同相端IC

7、1(LM339N9脚)为高电平，反图2相端IC1(8脚)为低电平，经比较器AIIC1(14脚)图3输出高电平(+5V)。相反，在正弦波的负半周，Al同出，6脚输出信号与输入信号相位相同，5脚输出信号相端IC1(9脚)为低电平，反相端IC1(8脚)为高电与输入信号相位相反。电路中A、B相各主要对应点的平，(14脚)输出低电平(0V)。A1的输出ICl(】4波形如图4所示。脚)，直接送到IC2(KS74HCTLS12N)的3、4、5脚z相是一转脉冲，由光电元件D5产生，它是用来(为三输入端的与非门，三个输入端接到一起作