内密控编码器的增量式检测原理

一般内密控编码器的工作电源有三种:5Vdc、5-12Vdc或12-24Vdc。如果你买的编码器用的是12-24Vdc的,就可以用PLC的24V电源,需注意的是:
1、编码器的耗电流,在PLC的电源功率范围内。
2、编码器如是并行输出,连接PLC的I/O点,需了解编码器的信号电平是推拉式(或称推挽式)输出还是集电极开路输出,如是集电极开路输出的,有N型和P型两种,需与PLC的I/O极性相同。如是推拉式输出则连接没有什么问题。
3、编码器如是驱动器输出,一般信号电平是5V的,连接的时候要小心,不要让24V的电源电平串入5V的信号接线中去而损坏编码器的信号端。

1.数控机床对检测元件编码器及位置检测装置的要求
(1)数控机床对检测元件要求 编码器

检测元件是检测装置的重要部件,其主要作用是检测位移和速度,发送反馈信号。位移检测系统能够测量的最小位移量称为分辨率。分辨率不仅取决于检测元件本身,也取决于测量电路。

数控机床对检测元件的主要要求是:①寿命长,可靠性高,抗干扰能力强;②满足精度和速度要求;③使用维护方便,适合机床运行环境;④成本低;⑤便于与计算机联接。
不同类型的数控机床对检测系统的精度与速度的要求不同。通常大型数控机床以满足速度要求为主,而中、小型和高精度数控机床以满足精度要求为主。选择测量系统的分辨率和脉冲当量时,一般要求比加工精度高一个数量级。

(2)数控机床对位置检测装置的要求
位置检测装置是数控机床伺服系统的重要组成部分。它的作用是检测位移和速度,发送反馈信号,构成闭环或半闭环控制。数控机床的加工精度主要由检测系统的精度决定。不同类型的数控机床,对位置检测元件,检测系统的精度要求和被测部件的最高移动速度各不相同。现在检测元件与系统的最高水平是:被测部件的最高移动速度高至240m/min时,其检测位移的分辨率(能检测的最小位移量)可达1μm,如24m/min时可达0.1μm。最高分辨率可达到0.01μm。

数控机床对位置检测装置有如下要求:
①受温度、湿度的影响小,工作可靠,能长期保持精度,抗干扰能力强。

②在机床执行部件移动范围内,能满足精度和速度的要求。
③使用维护方便,适应机床工作环境。

④成本低。主轴编码器简介
2.位置检测装置的分类

对于不同类型的数控机床,因工作条件和检测要求不同,可以采用以下不同的检测方式。
(1)增量式和绝对式测量

增量式检测方式只测量位移增量,并用数字脉冲的个数来表示单位位移(即最小设定单位)的数量,每移动一个测量单位就发出一个测量信号。其优点是检测装置比较简单,任何一个对中点都可以作为测量起点。但在此系统中,移距是靠对测量信号累积后读出的,一旦累计有误,此后的测量结果将全错。另外在发生故障时(如断电)不能再找到事故前的正确位置,事故排除后,必须将工作台移至起点重新计数才能找到事故前的正确位置。脉冲编码器,旋转变压器,感应同步器,光栅,磁栅,激光干涉仪等都是增量检测装置。
绝对式测量方式测出的是被测部件在某一绝对坐标系中的绝对坐标位置值,并且以二进制或十进制数码信号表示出来,一般都要经过转换成脉冲数字信号以后,才能送去进行比较和显示。采用此方式,分辨率要求愈高,结构也愈复杂。这样的测量装置有绝对式脉冲编码盘、三速式绝对编码盘(或称多圈式绝对编码盘)等。

(2)数字式和模拟式测量
数字式检测是将被测量单位量化以后以数字形式表示。测量信号一般为电脉冲,可以直接把它送到数控系统进行比较、处理。这样的检测装置有脉冲编码器、光栅。数字式检测有以下3个特点。

①被测量转换成脉冲个数,便于显示和处理;
②测量精度取决于测量单位,与量程基本无关;但存在累计误码差;

③检测装置比较简单,脉冲信号抗干扰能力强。
模拟式检测是将被测量用连续变量来表示,如电压的幅值变化,相位变化等。在大量程内做精确的模拟式检测时,对技术有较高要求,数控机床中模拟式检测主要用于小量程测量。模拟式检测装置有测速发电机、旋转变压器、感应同步器和磁尺等。模拟式检测的主要特点有以下几个。

①直接对被测量进行检测,无须量化。
②在小量程内可实现高精度测量。

③能进行直接检测和间接检测。
位置检测装置安装在执行部件(即末端件)上直接测量执行部件末端件的直线位移或角位移,都可以称为直接测量,可以构成闭环进给伺服系统,测量方式有直线光栅、直线感应同步器、磁栅、激光干涉仪等测量执行部件的直线位移;由于此种检测方式是采用直线型检测装置对机床的直线位移进行的测量。其优点是直接反映工作台的直线位移量。缺点是要求检测装置与行程等长,对大型的机床来说,这是一个很大的限制。

位置检测装置安装在执行部件前面的传动元件或驱动电机轴上,测量其角位移,经过传动比变换以后才能得到执行部件的直线位移量,这样的称为间接测量,可以构成半闭环伺服进给系统。如将脉冲编码器装在电机轴上。间接测量使用可靠方便,无长度限制;其缺点是在检测信号中加入了直线转变为旋转运动的传动链误差,从而影响测量精度。一般需对机床的传动误差进行补偿,才能提高定位精度。
除了以上位置检测装置,伺服系统中往往还包括检测速度的元件,用以检测和调节发动机的转速。常用的测速元件是测速发动机。
主轴编码器采用与主轴同步的光电脉冲发生器,通过中间轴上的齿轮1:1地同步传动。数控车床主轴的转动与进给运动之间,没有机械方面的直接联系,为了加工螺纹,就要求给定进给伺服电动机的脉冲数与主轴的转速应有相对应的关系,主轴脉冲发生器起到了对主轴转动与进给运动的联系作用。

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