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如何利用编码器测量转速和角度
更新时间:2019-12-26   点击次数:4165次

在电气传动系统中,编码器是用来测量电机转速及转子位置核心部件。光电编码器,它的转轴和被测转轴连在一起,由被测转轴带动它的转轴转动,然后将被测的物理量转变为二进制编码或者一串脉冲。

 

如何利用编码器测量转速和角度

就以光电编码器来说进行细分又有三种类型,有增量式编码器、式编码器、混合式编码器。其中的增量式编码器多用于转轴转速测量,式编码器多用于转轴空间位置的测量,而混合式编码器其实就是增量式编码器和式编码器的组合体,后端是置入处理芯片的。所以说其实这三类编码器都具有测量转子转速及空间位置的功能。

 

编码器如何实现物理量的测量?

如何利用编码器测量转速和角度

上图是增量式编码器的结构示意图。

 

被测转轴带动它的转轴转动从而使光电码盘转动。关键部位就是光电码盘,在其周边刻有节距相等的辐射状窄缝,而且是两组透明的检测窄缝,这两组透明的检测窄缝是错开1/4节距,因此两个光电变换器输出信号在相位上相差90度。当工作时,鉴向盘不动的,只有主码盘和其转轴是跟被测转轴一起转动的,使发出的光源投射到主码盘和鉴向盘上。

 

假如主码盘的不透明区域和鉴向盘的透明窄缝对齐,投射光线是被全部遮挡的,此时编码器输出的电压信号是小的。假如主码盘的透明区域和鉴向盘透明窄缝对齐,投射光线是全部透过的,此时编码器输出的电压信号是大的。

 

如何利用编码器测量转速和角度

所以说增量式编码器的主码盘每转一个刻度线周期,它就输出一个近似正弦波电压信号,而且两组光电变换器输出电压信号相位差为90度。

如何利用编码器测量转速和角度

 

工作中,我们会碰到一些机械设备的旋转轴需要测量它的运作速度,和角度如五金行业的冲床,剪床,或者需要两个旋转轴按照一定转速比运行如金属加工车床车螺纹等。

 

要实现这个功能,我们需要在被测量的轴上安装一个编码器一般是增量型,要测量轴的正反转采用AB相输出,只要测量一个方向的用A单相输出即可,如果还需要测量角度位置的话采用ABZ相输出的编码器比较好。

 

安装好编码器后,在编码器的输出端还要接上测量控制器,一般采用一下几种控制器:1、单片机或DSP,采用这种控制器根据接口电路的不同可以选用集电极 开路输出或差动输出的编码器。2、PLC控制器,如果是接PLC基本单元的一般选用集电极开路输出,如果是扩展单元的话有集电极的也有差动输入的。3、数 控加工卡、伺服驱动器,用这种控制器大部分情况下选用差动输出型编码器。

 

测量控制器接完后,下一步就是软件程序的编写, 下图就是用三菱PLC测量转速的一个说明。

 

如何利用编码器测量转速和角度

软件编程思路如下:第壹步在的时间内计数输入脉冲数量到D0,第二步四则运算,计算出转速N=60*D0*1000/(n*t),其中n表示编码器转一圈输出脉冲数,t表示的测量时间(ms)

 

采用这种方法测量精度和编码器分辨率与测量时间宽度成反比,在旋转体转速较高时(200r/min以上),误差可以达到在5R/MIN以下。

 

如果要测量角度位置,只需累加Z相脉冲数量+A或B相的计数脉冲数,就能算出当前位置是第几圈多少角度。

 

采用这种方法要注意,gao转速时控制器可接受的脉冲速度,超过极限值,测量不准确。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(来源:网络,版权归原作者)

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