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所謂的編碼器有什么效果?
檢測出旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或者水平運(yùn)動(dòng)機(jī)械的移動(dòng)方向、移動(dòng)量、視點(diǎn)。
的確，編碼器僅僅一個(gè)很小的部件。可是它或許用在咱們想都沒想過的機(jī)器上。在現(xiàn)在，咱們都很清楚編碼器是同電機(jī)結(jié)合運(yùn)用的。世間有千百萬種或許性，編碼器同電機(jī)結(jié)合運(yùn)用也僅僅是九牛一毛，它還有更多你所意想不到運(yùn)用。
此次咱們就講一講“從編碼器的基礎(chǔ)到運(yùn)用”，來介紹編碼器所隱藏的魅力。這次介紹共分為四個(gè)欄目，第一欄目：大略介紹編碼器并介紹編碼器運(yùn)用事例。第二以及第三欄目：將具體介紹編碼器的作業(yè)原理及其特征。雖然是言簡意賅，但也闡明幾個(gè)作業(yè)原理以及輸出形狀。讓咱們對編碼器可以有一個(gè)整體認(rèn)識，依據(jù)其品種清楚優(yōu)缺點(diǎn)，可以簡略分辨出其特征。第四欄目：咱們回歸到開端的話題，編碼器有什么其他用處。介紹編碼器的實(shí)踐運(yùn)用事例。
咱們身邊的無名英雄
熟悉運(yùn)動(dòng)操控的各位對編碼器都是耳熟能詳?shù)摹？墒顷P(guān)于尚未觸摸過編碼器的人來說，編碼器是比較陌生的。所以小編就以日常日子中咱們都乘坐的電梯為例來介紹編碼器的效果。在介紹之前，咱們先幻想一下咱們坐電梯的進(jìn)程。咱們按下“△▽”按鈕，不過一會電梯便到咱們的樓層然后自動(dòng)翻開門，隨后咱們進(jìn)入電梯。進(jìn)入電梯后，咱們按下對應(yīng)樓層的按鈕。電梯門自動(dòng)關(guān)閉，將咱們載送至對應(yīng)樓層，電梯門又再次翻開。
在這一連串的進(jìn)程背面，其實(shí)有兩個(gè)編碼器發(fā)揮著重要效果。不知道你是否察覺到了?首先，第一個(gè)編碼器進(jìn)行電機(jī)操控使電梯運(yùn)動(dòng)。因?yàn)殡娞菔墙?jīng)過電機(jī)旋轉(zhuǎn)進(jìn)行上下運(yùn)動(dòng)，所以只要清楚旋轉(zhuǎn)方向，就可以判別電梯是上升仍是下降。別的，編碼器可以檢測出電機(jī)的移動(dòng)量(旋轉(zhuǎn)圈數(shù))，這樣一來便可以清楚電梯究竟移動(dòng)了多少數(shù)。經(jīng)過電梯操控盤運(yùn)用這些編碼器供給的信息，可以讓電梯快速且平穩(wěn)地到指定樓層。
另一個(gè)編碼器則是操控電梯門自動(dòng)開閉的電機(jī)。咱們經(jīng)常看電梯的開閉，就很清楚其背面是有著細(xì)膩而精細(xì)的操控。電梯門翻開的機(jī)遇，以及最后閉合的機(jī)遇都非常精確。在電梯門翻開的進(jìn)程中可以加快電梯門運(yùn)行，完成時(shí)間縮短。經(jīng)過編碼器正確把握電機(jī)運(yùn)動(dòng)，并加以操控，就可以完成絲一般柔順的動(dòng)作。
最初電梯呈現(xiàn)在人們視野的時(shí)分，編碼器尚未遍及。上述的編碼器作業(yè)悉數(shù)由人來完成。最初還沒有“△▽”按鈕，都是用鈴聲。咱們看民國時(shí)期的電影或許就能見到這一幕，上海灘大佬進(jìn)入電梯，電梯中的服務(wù)生依據(jù)鈴聲拉下閘門，讓電梯抵達(dá)對應(yīng)樓層。可是在現(xiàn)在，因?yàn)闇y定電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向以及轉(zhuǎn)數(shù)量的編碼器的運(yùn)用，電梯變得越來越便利再也不用像之前一樣用人工來操作了。
編碼器的結(jié)構(gòu)是什么?
那么如何運(yùn)用編碼器才干知道“旋轉(zhuǎn)方向”，“旋轉(zhuǎn)方位”，“旋轉(zhuǎn)速度”呢?本次就用透光型編碼器做一個(gè)簡要闡明。透光型編碼器主要由四部分結(jié)構(gòu)構(gòu)成——①LED發(fā)光素子;②透鏡;③碼盤;④受光IC。
首先LED發(fā)光素子的光是錯(cuò)亂光。經(jīng)過透鏡將光集中在一起并轉(zhuǎn)化成平行光。碼盤上等分地開通若干個(gè)長方形孔(有通光也有不通光)。射到受光IC上的發(fā)光二極管等電子元件上，經(jīng)過信號轉(zhuǎn)化電子部進(jìn)行處理，最后輸出“A相”，“B相”兩種方波。
A相同B相的相位關(guān)系是國際通用的，B相同A相相差1/4周期輸出。經(jīng)過處理A相與B相這兩種編碼器輸出，就可以清楚電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向，旋轉(zhuǎn)方位以及旋轉(zhuǎn)速度。那么下面咱們就講講如何將他們檢測出來的。
旋轉(zhuǎn)方向的檢測
經(jīng)過檢測A，B相的呈現(xiàn)先后順序，可以判別旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)方向。比如說編碼器碼盤順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的時(shí)分，B相會比A相晚呈現(xiàn)。假如碼盤逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，B相就會先于A相呈現(xiàn)。這樣的結(jié)構(gòu)不單單可以用來判別旋轉(zhuǎn)方向可以用來判別水平驅(qū)動(dòng)時(shí)的移動(dòng)方向。
旋轉(zhuǎn)方位的檢測
碼盤(光柵盤)是在一定直徑的圓板上等分地開通若干個(gè)長方形孔。在這兒咱們家測一周有360個(gè)長方形孔。因?yàn)槊總€(gè)長方形孔輸出一個(gè)脈沖信號，所以可以檢測出每個(gè)脈沖相同于一度的旋轉(zhuǎn)方位。假如1周有3600個(gè)長方形孔的話，同理可以檢測出0.1度的視點(diǎn)。
旋轉(zhuǎn)速度的檢測
測出編碼器輸出的脈沖頻率和編碼器分辨率，再依據(jù)下方公式很簡略就能算出編碼器的速度。
轉(zhuǎn)速(r/min)=(脈沖頻率/分辨率)*60
靈活運(yùn)用編碼器就可以操控電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向、旋轉(zhuǎn)方位、旋轉(zhuǎn)速度。仍是用之前說到的電梯那個(gè)比如，如圖4微處理器宣布操控信號驅(qū)動(dòng)電機(jī)，安裝在電機(jī)軸上的編碼器輸出信號。之后用編碼器計(jì)數(shù)器處理編碼器輸出，同微處理器的操控信號進(jìn)行差動(dòng)比較。經(jīng)過比較驅(qū)動(dòng)電機(jī)的操控信號和電機(jī)旋轉(zhuǎn)的成果，只向電機(jī)供給方針轉(zhuǎn)數(shù)所需求的電量。在這種封閉結(jié)構(gòu)中進(jìn)行比較演算的形狀，咱們稱之為閉合回路(閉環(huán))。
完成高精度運(yùn)行
講到這兒想必咱們對編碼器的運(yùn)行已經(jīng)有了大致了解。那么現(xiàn)在咱們回歸到編碼器的其他運(yùn)用上。
假如有人問你編碼器是干什么的啊?最簡略的答案就是測出旋轉(zhuǎn)或移動(dòng)物體的移動(dòng)方向、移動(dòng)量、視點(diǎn)。因而一般狀況下提及編碼器的運(yùn)用，咱們可以舉出用電機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)器。
不過這樣說的話，好像范圍過分廣泛了。換個(gè)更加精準(zhǔn)的說法，高精度運(yùn)行的機(jī)械設(shè)備。像電風(fēng)扇這種家電，用無刷電機(jī)也不會有什么問題，也就沒有必要運(yùn)用編碼。與此相反，工業(yè)機(jī)器人、AGV、模組等各種工業(yè)設(shè)備，因?yàn)楦呔冗\(yùn)作的要求，編碼器在這些設(shè)備被廣泛運(yùn)用。
除此之外，文章開頭介紹的電梯，對自身運(yùn)動(dòng)有著高要求的設(shè)備也會用到編碼器。近些年在混合動(dòng)力汽車以及電動(dòng)汽車上，編碼器的運(yùn)用也越來越廣泛。
有電機(jī)的地方就有編碼器
有沒有意識到目前所介紹的編碼器運(yùn)用悉數(shù)都跟電有關(guān)?進(jìn)行旋轉(zhuǎn)或水平運(yùn)動(dòng)，除了用電作為動(dòng)力源的電機(jī)驅(qū)動(dòng)之外，用油壓、氣壓作為驅(qū)動(dòng)方法也是有的。可是這些油壓和氣壓設(shè)備，基本上沒有運(yùn)用編碼器。
為什么呢?首先，電機(jī)的話經(jīng)過電源開關(guān)的操控，可以立刻敞開或中止運(yùn)動(dòng)。經(jīng)過操控電機(jī)電壓和頻率，可以簡單改動(dòng)轉(zhuǎn)數(shù)。因?yàn)檫@些動(dòng)作都有著高應(yīng)對，經(jīng)過編碼器可以對電機(jī)進(jìn)行高精度且敏捷的操控。
用油壓作為動(dòng)力源的話，油壓上升是需求時(shí)間的(例如螺旋槳)，也就無法像電機(jī)那樣用編碼器進(jìn)行操控。不單單是螺旋槳開端運(yùn)動(dòng)的時(shí)分，假如要改動(dòng)轉(zhuǎn)數(shù)時(shí)，螺旋槳無法立刻呼應(yīng)，只可以漸漸改變。這是因?yàn)轵?qū)動(dòng)螺旋槳運(yùn)動(dòng)的油壓受油的黏性、管道阻力所約束。油壓的改變以及螺旋槳轉(zhuǎn)數(shù)滯后，使得用編碼器測定轉(zhuǎn)數(shù)進(jìn)行操控變得異常困難。氣壓設(shè)備同理。
現(xiàn)在深圳市華聯(lián)歐國際貿(mào)易有限公司小編就將編碼器的運(yùn)用事例分為兩類同咱們分享。
“現(xiàn)在之前的運(yùn)用事例”，“最近才有的運(yùn)用事例”
現(xiàn)在之前的運(yùn)用事例
與步進(jìn)電機(jī)組合“檢測丟步”
步進(jìn)電機(jī)向繞組輸入脈沖電流，旋轉(zhuǎn)脈沖對應(yīng)的運(yùn)動(dòng)視點(diǎn)。因而，即便沒有反應(yīng)操控，基本上電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和旋轉(zhuǎn)視點(diǎn)，操控器都可以識別的。可是假如發(fā)生什么毛病的話，用脈沖電流無法運(yùn)動(dòng)，操控器同實(shí)踐運(yùn)動(dòng)之間就有存在差錯(cuò)。假如運(yùn)用場合需求高精度，差錯(cuò)發(fā)生時(shí)，為了檢測出差錯(cuò)并用驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行求證，就需求搭載編碼器。
作業(yè)平臺X-Y驅(qū)動(dòng)臺的方位檢測
對搭載工件的驅(qū)動(dòng)臺進(jìn)行X軸-Y軸(水平方向)的移動(dòng)操控會運(yùn)用到編碼器。例如，NC銑刀盤和放電加工機(jī)，它們往往要求幾μm--十幾μm的精度。為了完成這一點(diǎn)，編碼器往往要達(dá)到需求精度十倍。編碼器的運(yùn)用環(huán)境假如是切削加工的話，會遭到切削粉、切削油、振動(dòng)影響，假如運(yùn)用環(huán)境是放電加工的話，會遭到電波干擾。在這種嚴(yán)峻的運(yùn)用環(huán)境中，對編碼器分辨率的要求是極高的。
噴墨打印機(jī)的印刷操控
噴墨打印機(jī)的墨頭動(dòng)作操控也會用到編碼器。“藍(lán)色”、“深紅色”、“黑色”等顏色，在什么時(shí)分印刷，這種操控信號由編碼器產(chǎn)生。別的水平方向的印刷完畢后，移動(dòng)紙張印刷其他區(qū)域，這個(gè)時(shí)分也是用編碼器操控旋轉(zhuǎn)筒移動(dòng)紙張。
最近才有的運(yùn)用事例
步進(jìn)電機(jī)的降低功耗
現(xiàn)在的步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行一般都是用最大電流進(jìn)行運(yùn)行。這是為了避免之前說到的“丟步”。別的，為了避免中止時(shí)讓電機(jī)隨意旋轉(zhuǎn)，需用勵(lì)磁電流。因而不管電機(jī)動(dòng)與不動(dòng)都需求通電，所以很難完成低能耗。
裝上編碼器，不僅可以監(jiān)控電機(jī)運(yùn)行時(shí)丟步狀況，更可以監(jiān)督編碼器供給的電機(jī)負(fù)荷反應(yīng)信號，這樣一來便使只供給需求的電流成為或許。別的，電機(jī)中止時(shí)，經(jīng)過監(jiān)督編碼器信號，可以做到減少整體消費(fèi)電流。
工業(yè)閥門旋轉(zhuǎn)部分的操控
各種配管都會配備閥門。也會有用電機(jī)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行閥門旋轉(zhuǎn)操控的產(chǎn)品。可是受運(yùn)用環(huán)境的影響，光學(xué)式的編碼器是無法選用的。可是，磁編比光編更習(xí)慣惡劣環(huán)境，體積小更簡略安裝。因而適用于工業(yè)閥門。
完畢語
這兒講的編碼器運(yùn)用都是同電機(jī)相結(jié)合的運(yùn)用，現(xiàn)在廣泛運(yùn)用的油壓以及氣壓設(shè)備并不會消失。可是越來越多的領(lǐng)域開端將電機(jī)作為首選。眾所周知油壓與氣壓的優(yōu)勢在于可以供給強(qiáng)大的動(dòng)力，可是隨著技能的前進(jìn)，選用電機(jī)也變得越來越多。這樣一來，編碼器的運(yùn)用也會越來越廣泛。
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