浅谈编码器在机电交流伺服系统中的应用.pdf

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1、2015年17期科技一向导◇科技之窗◇浅谈编码器在机电交流伺服系统中的应用王娟(陕西现代公路机械工程有限公司陕西西安710043)【摘要】编码器是现代高性能永磁交流伺服系统中最常用的传感器之一，是一种机械与电子紧密结合的精密测量元件，它通过光电原理或电磁原理将一个机械的几何位移量转换为电子信号(电子脉冲信号或者数据串)，电子信号连接到控制系~(PLC、高速计数模块、变频器等)，控制系统经过计算便可以得到测量的数据，构成伺服系统的反馈环节。主要用来检测机械运动的速度、位置、角度、距离或计数。编码器按结构有旋转式和直线式之分，按检测原理可分

2、为光电编码器、磁性编码器、感应式编码器和电容式编码器。【关键词】编码器；机电系统；交流伺服系统1．光电编码器分辨率的编码器，其码盘必须有N条码道。绝对式编码器可以直接读1．1增量式光电编码器出角度坐标的绝对值；没有累积误差；电源切除后位置信息不会丢失；增量式光电编码器是利用光线扫描转动的等分分度码盘．通过检绝对式编码器的精度取决于位数．高精度的绝对式编码器位数可达测统计信号的通断数量来计算旋转角度的位移量每产生一个输出脉27位；最高转速比增量式光电编码器高。普通的绝对式光电编码器多冲信号就对应于一个增量位移．但不能通过输出脉冲区别出是在

3、哪个为单圈式。它所能测量轴角的范围是0o360~，不具有多转检测能力，位置上的增量。其作用是提供一种对连续位移量离散化或增量化以及因而不适应多转数运动控制中检测绝对位置的要求。位移变化(速度)的传感方法．它能够产生与位移增量等值的脉冲信1．3混合式光电编码器号．它是相对于某个基准点的相对位置增量．不能够直接检测出轴的混合式光电编码器用光线扫描转动的复合分度码盘．同时输出绝对位置信息。在系统掉电后旋转角度数据会丢失，上电后需重新复绝对旋转角度编码和相对旋转角度编码伺服系统中常采用此种混位后才能开始测量。一般来说，增量式光电编码器有三个输出

4、信号．分合式编码器，当伺服电机旋转时，它输出两组信号，一组信号是与增别称为A、B和z。A、B两相为互差9Oo电度角的脉冲信号(即所谓的量式光电编码器完全相同，用于检测伺服电机的有关转速、转向、原两组正交输出信号)，从而可方便地判断出旋转方向：z为用作参考零点位置及相对角位移的数字信号A、B、Z；另一组信号是用于检测伺位的标志(指示)脉冲信号，在码盘上事先规定一个基准零点，称为零服电机磁极位置的数字信号u、v、w，带有绝对信息输出功能。三路位。当码盘转到零位时．输出一个参考脉冲．称为零位脉冲。码盘每旋U、V、W脉冲彼此相位相差120o，每

5、转的脉冲个数与电机的极对数转一周，只发出一个标志信号。z标志脉冲通常用来指示机械位置或一致。对积累量清零。增量编码器A、B输出的波形一般有两种，一种是有陡2．磁性编码器直上升沿和陡直下降沿的方波信号；一种是缓慢上升与下降．波形类2．1磁电式编码器似正弦曲线的Si~Cos曲线波形信号输出增量式光电编码器的主要新型磁电式编码器．由一块圆柱型永磁体及一个集成电路芯片组技术指标有分辨率、精度、输出信号的稳定性、响应频率、信号输出形成。其工作原理是当永磁体随电机转子旋转时．阵列排列于芯片中心式等。周围的霍尔传感器将检测出永磁体的磁场强度分布．并传

6、输反应磁场分辨率是指编码器可读取并输出的最小角度变化．用每转刻线数分布的电压信号。霍尔传感器阵列输出的正弦和余弦电压将随着永磁(1ine)、每转脉冲数(Wr)、最小步距、位等来表示。一般的交流伺服电体转角位置的变化而变化．输出电压信号被细分器转换为绝对角度位机控制系统中选用较多的分辨率为2500线。对光电转换信号进行逻置，以需要的输出格式输出。目前这种磁电式磁性编码器分辨率可达辑处理，可进一步提高分辨率，方波可做4倍频输出．正余弦波形可通15位。这种磁性编码器结构简单、防尘能力强．可靠性高，寿命长，价过后续电路读取波形相位的变化，用模数

7、转换电路来细分．5倍、10格低廉。体积小，重量轻。安装调试方便。现已广泛应用于永磁交流伺倍、20倍，甚至100倍以上，细分好后再以方波波形输出目前增量式服系统中。．光电编码器的最高分辨率可达每转数万脉冲数2．2磁阻式编码器精度是指编码器输出的信号数据对测量的真实角度的准确度精磁阻式编码器是一种基于磁阻效应的编码器主要构成部分有磁度通常用角度、角分或角秒来表示。光学、机械、电气以及使用中的安阻元件、磁鼓、信号处理电路。在磁记录圆盘(即磁鼓)表面涂覆上按规装等因素都将对编码器的精度产生影响高精度光电编码器精度可高律排列的某种磁性材料．当磁鼓

8、转动时将会引起周围空间磁场的变达0．O5”。化．用磁敏元件去检测磁鼓周围磁场的变化就可获取到相应的角度位响应频率是指编码器电气上最大能响应的频率数．如果在高于这置信息。磁阻式编码器又分为AMR传感器(强磁合