KUBLER光電編碼器的工作原理以及兩種分類(lèi)
庫(kù)伯勒KUBLER光電編碼器是一種角度（角速度）檢測(cè)裝置，它將輸入給軸的角度量，利用光電轉(zhuǎn)換原理轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電脈沖或數(shù)字量，具有體積小，精度高，工作可靠，接口數(shù)字化等優(yōu)點(diǎn)。它廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床、回轉(zhuǎn)臺(tái)、伺服傳動(dòng)、機(jī)器人、雷達(dá)、軍事目標(biāo)測(cè)定等需要檢測(cè)角度的裝置和設(shè)備中。
庫(kù)伯勒KUBLER光電編碼器主要由光柵盤(pán)和光電檢測(cè)裝置構(gòu)成，在伺服系統(tǒng)中，光柵盤(pán)與電動(dòng)機(jī)同軸致使電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)光柵盤(pán)的旋轉(zhuǎn)，再經(jīng)光電檢測(cè)裝置輸出若干個(gè)脈沖信號(hào)，根據(jù)該信號(hào)的每秒脈沖數(shù)便可計(jì)算當(dāng)前電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。光電編碼器的碼盤(pán)輸出兩個(gè)相位差相差90度的光碼，根據(jù)雙通道輸出光碼的狀態(tài)的改變便可判斷出電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。
工作原理:庫(kù)伯勒KUBLER光電編碼器的軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)A、B兩根線都產(chǎn)生脈沖輸出,A、B兩相脈沖相差90度相位角，由此可測(cè)出光電編碼器轉(zhuǎn)動(dòng)方向與電機(jī)轉(zhuǎn)速。如果A相脈沖比B相脈沖超前則光電編碼器為正轉(zhuǎn),否則為反轉(zhuǎn).Z線為零脈沖線,光電編碼器每轉(zhuǎn)一圈產(chǎn)生一個(gè)脈沖.主要用作計(jì)數(shù)。A線用來(lái)測(cè)量脈沖個(gè)數(shù),B線與A線配合可測(cè)量出轉(zhuǎn)動(dòng)方向。
N為電機(jī)轉(zhuǎn)速
n=ND測(cè)-ND理
例如:我們車(chē)的速度為1.5m/s,輪子的直徑220mm，C=D*Pi，電機(jī)控制在21.7轉(zhuǎn)/秒,根據(jù)伺服系統(tǒng)的指標(biāo), 設(shè)電機(jī)轉(zhuǎn)速為1500轉(zhuǎn)/分,故可求得當(dāng)ND=21.7*60=130轉(zhuǎn)/分時(shí)，光碼盤(pán)每秒鐘輸出的脈沖數(shù)為：
PD=130600/60=1300個(gè)脈沖
當(dāng)測(cè)出的脈沖個(gè)數(shù)與計(jì)算出的標(biāo)準(zhǔn)值有偏差時(shí),可根據(jù)電壓與脈沖個(gè)數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系計(jì)算出輸出給伺服系統(tǒng)的增量電壓△U，經(jīng)過(guò)D/A轉(zhuǎn)換，再計(jì)算出增量脈沖個(gè)數(shù)，等下減去。
當(dāng)運(yùn)行時(shí)間越長(zhǎng)路線越長(zhǎng)，離我們預(yù)制的路線偏離就多了。這時(shí)系統(tǒng)起動(dòng)位置環(huán)，通過(guò)不斷測(cè)量光電編碼器每秒鐘輸出的脈沖個(gè)數(shù)，并與標(biāo)準(zhǔn)值PD（理想值）進(jìn)行比較，計(jì)算出增量△P并將之轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的D/A輸出數(shù)字量，通過(guò)控制器減少輸個(gè)電機(jī)的脈沖個(gè)數(shù)，在原來(lái)輸出電壓的基礎(chǔ)上減去增量，迫使電機(jī)轉(zhuǎn)速降下來(lái)，當(dāng)測(cè)出的△P近似為零時(shí)停止調(diào)節(jié)，這樣可將電機(jī)轉(zhuǎn)速始終控制在允許的范圍內(nèi)。
根據(jù)檢測(cè)原理，編碼器可分為光學(xué)式、磁式、感應(yīng)式和電容式。根據(jù)其刻度方法及信號(hào)輸出形式，可分為增量式、絕對(duì)式二種。
第一：增量式編碼器
增量型光學(xué)編碼器是將指示刻度組合后即可獲得正弦波輸出，同時(shí)進(jìn)行變位量測(cè)。其圓板為等間隔的細(xì)縫及基準(zhǔn)細(xì)縫，構(gòu)造簡(jiǎn)單易于制造，價(jià)格便宜，零點(diǎn)可設(shè)定任意角度位置。在細(xì)縫圖板上，有等間隔的細(xì)縫，檢出亦有相同間隔的細(xì)縫兩側(cè)配置燈源，透鏡，光檢測(cè)器組件以檢測(cè)信號(hào)。增量型計(jì)數(shù)的方式是可在任何點(diǎn)設(shè)立原點(diǎn)，然后再以數(shù)字的方式表示從該原點(diǎn)算起位移或角度之變化量。
第二：絕對(duì)式編碼器
KUBLER光電編碼器是直接輸出數(shù)字量的傳感器，在它的圓形碼盤(pán)上沿徑向有若干同心碼道，每條道上由透光和不透光的扇形區(qū)相間組成，相鄰碼道的扇區(qū)數(shù)目是雙倍關(guān)系，碼盤(pán)上的碼道數(shù)就是它的二進(jìn)制數(shù)碼的位數(shù)，在碼盤(pán)的一側(cè)是光源，另一側(cè)對(duì)應(yīng)每道有一光敏元件；當(dāng)碼盤(pán)處于不同位置時(shí)，各光敏元件根據(jù)受光照與否轉(zhuǎn)換出相應(yīng)的電平信號(hào)，形成二進(jìn)制數(shù)。這種編碼器的特點(diǎn)是不要計(jì)數(shù)器，在轉(zhuǎn)軸的任意位置都可讀出一個(gè)固定的與位置相對(duì)應(yīng)的數(shù)字碼。顯然，碼道越多，分辨率就越高，對(duì)于一個(gè)具有 N位二進(jìn)制分辨率的編碼器，其碼盤(pán)必須有N條碼道。目前國(guó)內(nèi)已有16位的絕對(duì)編碼器產(chǎn)品。
庫(kù)伯勒KUBLER光電編碼器是利用自然二進(jìn)制或循環(huán)二進(jìn)制（葛萊碼）方式進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的。絕對(duì)式編碼器與增量式編碼器不同之處在于圓盤(pán)上透光、不透光的線條圖形，絕對(duì)編碼器可有若干編碼，根據(jù)讀出碼盤(pán)上的編碼，檢測(cè)絕對(duì)位置。編碼的設(shè)計(jì)可采用二進(jìn)制碼、循環(huán)碼、二進(jìn)制補(bǔ)碼等。它的特點(diǎn)是：可以直接讀出角度坐標(biāo)的絕對(duì)值；沒(méi)有累積誤差；電源切除后位置信息不會(huì)丟失。但是分辨率是由二進(jìn)制的位數(shù)來(lái)決定的，也就是說(shuō)精度取決于位數(shù)，目前有10位、14位等多種。
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