
(一)按類型分類
增量式編碼器簡述:
增量式編碼器是直接利用光電轉(zhuǎn)換原理輸出三組方波脈沖 A、B 和 Z 相。它使用兩個或以上參考點(diǎn),能夠從當(dāng)前位置追蹤方向和旋轉(zhuǎn)速度。當(dāng)編碼器軸旋轉(zhuǎn)時,會產(chǎn)生規(guī)定數(shù)量的正弦信號,這些正弦信號可以轉(zhuǎn)換為其他信號格式并以兩種不同的方式使用,用于相對定位或更常見的速度反饋設(shè)備。相對位置信息可以通過從某個原點(diǎn)計算各個增量來獲得,當(dāng)需要半絕對參考確定位置時,刻度盤會提供帶有參考標(biāo)記的附加軌道。
增量式編碼器轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時,有相應(yīng)的脈沖輸出,其旋轉(zhuǎn)方向的判別和脈沖數(shù)量的增減借助后部的判向電路和計數(shù)器來實(shí)現(xiàn)。其計數(shù)起點(diǎn)任意設(shè)定,可實(shí)現(xiàn)多圈無限累加和測量。還可以把每轉(zhuǎn)發(fā)出一個脈沖的 Z 信號,作為參考機(jī)械零位。編碼器軸轉(zhuǎn)一圈會輸出固定的脈沖,脈沖數(shù)由編碼器光柵的線數(shù)決定。需要提高分辨率時,可利用 90 度相位差的 A、B 兩路信號對原脈沖數(shù)進(jìn)行倍頻,或者更換高分辨率編碼器。
增量式編碼器具有高精度、高分辨率、實(shí)時性、可靠性、安裝方便等特點(diǎn)。其輸出信號通常分為 A 相信號和 B 相信號,相位差 90 度,通過檢測 A 相和 B 相信號的變化來計算旋轉(zhuǎn)角度或位移。此外,還可以提供 Z 相信號,用于標(biāo)記一個旋轉(zhuǎn)周期或一個位移周期的起點(diǎn)。
增量式編碼器廣泛應(yīng)用于機(jī)床、機(jī)器人、電梯、汽車、包裝機(jī)械等各種機(jī)械設(shè)備和自動化控制系統(tǒng)中,用于測量角度、速度和位置等參數(shù)。
絕對式編碼器簡述:
絕對式編碼器是直接輸出數(shù)字的傳感器,各位置的輸出代碼唯一,不使用增量式中涉及的參考點(diǎn)。絕對式編碼器光碼盤上有許多道光通道刻線,每道刻線依次以 2 線、4 線、8 線、16 線編排,在編碼器的每一個位置,通過讀取每道刻線的通、暗,獲得一組從 2 的零次方到 2 的 n - 1 次方的唯一的 2 進(jìn)制編碼(格雷碼),這就稱為 n 位絕對編碼器。
絕對式編碼器具有無需記憶、無需找參考點(diǎn),具有斷電記憶功能、多種通信協(xié)議、快速啟動速度、多軸的精確運(yùn)動控制、抗干擾特性,耐腐蝕、高精度、高穩(wěn)定性、高可靠性等特點(diǎn)。
絕對式編碼器應(yīng)用廣泛,如在太陽能熱水器中利用其位移變化使得太陽能板能大面積吸收太陽能;在工程機(jī)械中的起重機(jī)、升降機(jī)等設(shè)備上測量機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的角度和位移變化值;在醫(yī)療行業(yè)的自動控制手術(shù)床上通過安裝對角度變化值進(jìn)行測量以控制手柄;在汽車等交通工具上被稱為四輪定位編碼器,用于測試輪子狀態(tài);在電梯等升降設(shè)備上用于啟動控制等。
混合式絕對編碼器簡述:
混合式絕對編碼器輸出兩組信息,一組信息用于檢測磁極位置,帶有絕對信息功能;另一組則完全同增量式編碼器的輸出信息。
(二)按檢測原理分類
光學(xué)式編碼器簡述:
光學(xué)式編碼器是所有編碼器中最為流行的版本,典型的增量式,使用光來檢測位置。光學(xué)編碼器由發(fā)光裝置(LED)、光電傳感器和稱為碼輪的圓盤組成,該圓盤在徑向上帶有狹縫,并將旋轉(zhuǎn)位置信息檢測為光脈沖信號。當(dāng)連接到電機(jī)等旋轉(zhuǎn)軸上的碼輪旋轉(zhuǎn)時,根據(jù)固定發(fā)光元件發(fā)出的光是否通過碼輪的狹縫,會產(chǎn)生光脈沖。光電傳感器檢測光脈沖,將其轉(zhuǎn)換為電信號并輸出。
光學(xué)編碼器具有分辨率高、精度高、速度快、輸出頻率高等優(yōu)勢。其通過測量被測物體的旋轉(zhuǎn)角度并將測量到的旋轉(zhuǎn)角度轉(zhuǎn)化為脈沖電信號輸出,可用于角度測量、長度測量、速度測量、位置測量、同步控制等多個領(lǐng)域。
磁式編碼器簡述:
磁式編碼器典型的增量式編碼器,通常采用集成芯片形式或傳動軸式,使用內(nèi)部或外部磁鐵檢測位置。
感應(yīng)式編碼器簡述:
感應(yīng)式編碼器的工作原理是采用獨(dú)特的電磁感應(yīng)非接觸測量技術(shù)?;驹砗蛡鹘y(tǒng)的旋轉(zhuǎn)變壓器類似,但沒有銅線線圈,以 PCB 技術(shù)實(shí)現(xiàn)密集的線圈繞組。它能夠在惡劣的條件下實(shí)現(xiàn)高度準(zhǔn)確、高度可靠的測量。
電容式編碼器簡述:
電容式編碼器依靠電極間電容值的變化來反映被測電極運(yùn)動狀態(tài)。主要由轉(zhuǎn)子、固定發(fā)射器及固定接收器等三部分組成。具有非接觸式測量、精度高等優(yōu)點(diǎn),但成本相對較高。
(三)按信號輸出類型分類
電壓輸出簡述:
電壓輸出型編碼器輸出信號為電壓值,通常用于模擬量控制系統(tǒng)。
集電極開路輸出簡述:
集電極開路輸出的編碼器,其輸出端相當(dāng)于三極管的集電極,需要外接上拉電阻才能輸出高電平。這種輸出方式具有一定的電流驅(qū)動能力,適用于連接一些需要較大電流驅(qū)動的負(fù)載。
推拉互補(bǔ)輸出簡述:
推拉互補(bǔ)輸出編碼器的輸出端有兩個晶體管,一個用于推電流,一個用于拉電流,從而實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)輸出。這種輸出方式具有較高的輸出電流能力和較快的響應(yīng)速度,適用于高速數(shù)據(jù)傳輸和對輸出電流要求較高的場合。
長線驅(qū)動輸出簡述:
長線驅(qū)動輸出編碼器具有較強(qiáng)的抗干擾能力和較遠(yuǎn)的傳輸距離。它通過在輸出信號中加入一定的驅(qū)動能力,使得信號在長距離傳輸過程中能夠保持較好的質(zhì)量。適用于需要遠(yuǎn)距離傳輸信號的場合,如大型工業(yè)控制系統(tǒng)中。
(四)按機(jī)械安裝形式分類
有軸型簡述:
有軸型編碼器又可分為夾緊法蘭型、同步法蘭型和伺服安裝型等。夾緊法蘭型編碼器通過夾緊裝置固定在軸上,安裝牢固,適用于一些需要承受較大軸向力的場合。同步法蘭型編碼器與軸的連接更加緊密,能夠保證同步旋轉(zhuǎn),適用于對旋轉(zhuǎn)精度要求較高的場合。伺服安裝型編碼器則專門為伺服電機(jī)設(shè)計,安裝方便,能夠與伺服系統(tǒng)完美配合。
軸套型簡述:
軸套型編碼器又可分為半空型、全空型和大口徑型等。半空型軸套編碼器在軸套的一側(cè)有部分開口,便于安裝和拆卸。全空型軸套編碼器的軸套完全中空,適用于一些需要穿過軸的特殊場合。大口徑型軸套編碼器的軸套直徑較大,能夠適應(yīng)較大直徑的軸,安裝更加穩(wěn)定。
(五)按工作原理分類
光電式編碼器簡述:
光電式編碼器由一個中心有軸的光電碼盤,其上有環(huán)形通、暗的刻線,有光電發(fā)射和接收器件讀取,獲得四組正弦波信號組合成 A、B、C、D,每個正弦波相差 90 度相位差。將 C、D 信號反向,疊加在 A、B 兩相上,可增強(qiáng)穩(wěn)定信號;另每轉(zhuǎn)輸出一個 Z 相脈沖以代表零位參考位。
光電式編碼器具有精度高、分辨率高、兼容性好等優(yōu)點(diǎn),但可能對灰塵和污垢敏感。廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域,如數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、電梯等,用于測量角度、速度和位置等參數(shù)。
磁電式編碼器簡述:
磁電式編碼器利用磁場變化來感應(yīng)位置。主要由碼盤、磁感應(yīng)元件、調(diào)節(jié)電路等組成。具有更耐用、抗震和抗沖擊的優(yōu)點(diǎn),且對環(huán)境變化(如灰塵、油污)較為耐受,但精度可能不如光學(xué)編碼器高。
觸點(diǎn)電刷式編碼器簡述:
觸點(diǎn)電刷式編碼器的特點(diǎn)是通過電刷與碼盤上的導(dǎo)電區(qū)域接觸來讀取位置信息。這種編碼器結(jié)構(gòu)簡單,但由于存在機(jī)械接觸,容易磨損,使用壽命相對較短。
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