編碼器使用介紹課件

1、Baumer electricBU Motion Basic Training編碼器編碼器Baumer electricBU Motion Basic Training主要內(nèi)容主要內(nèi)容什么是編碼器什么是編碼器編碼器的種類編碼器的種類 編碼器的主要組成部分編碼器的主要組成部分增量編碼器的原理增量編碼器的原理絕對(duì)值編碼器的原理絕對(duì)值編碼器的原理編碼器的機(jī)械安裝編碼器的機(jī)械安裝編碼器的應(yīng)用編碼器的應(yīng)用. .我們能夠提供的總線接口我們能夠提供的總線接口介紹Baumer electricBU Motion Basic Training 什么是編碼器什么是編碼器? ?編碼器是一個(gè)機(jī)械與電子緊密結(jié)編碼器是一

2、個(gè)機(jī)械與電子緊密結(jié)合的精密測(cè)量器件。合的精密測(cè)量器件。它通過(guò)光電原理或電磁原理將一它通過(guò)光電原理或電磁原理將一個(gè)機(jī)械的個(gè)機(jī)械的幾何位移量幾何位移量轉(zhuǎn)換為電子轉(zhuǎn)換為電子信號(hào)（電子脈沖信號(hào)或者數(shù)據(jù)信號(hào)（電子脈沖信號(hào)或者數(shù)據(jù)串）。串）。這種電子信號(hào)通常需要連接到控這種電子信號(hào)通常需要連接到控制系統(tǒng)制系統(tǒng)(e.g. PLC(e.g. PLC、高速計(jì)數(shù)模、高速計(jì)數(shù)模塊、變頻器等塊、變頻器等),),控制系統(tǒng)經(jīng)過(guò)計(jì)控制系統(tǒng)經(jīng)過(guò)計(jì)算便可以得到測(cè)量的數(shù)據(jù)，以便算便可以得到測(cè)量的數(shù)據(jù)，以便進(jìn)行下一步工作。進(jìn)行下一步工作。編碼器一般應(yīng)用于機(jī)械角度、速編碼器一般應(yīng)用于機(jī)械角度、速度、位置的測(cè)量。度、位置的測(cè)量。介紹B

3、aumer electricBU Motion Basic Training編碼器種類編碼器的分類編碼器的分類shaftthrough hollowshaftend hollowshaftopticalshaftend hollowshaftmagneticincrementalshaftthrough hollowshaftend hollowshaftsingle-turnshaftthrough hollowshaftend hollowshaftmulti-turnopticalshaftend hollowshaftsingle-turnshaftend hollowshaft mu

4、lti-turnmagneticabsoluteencoders Baumer electricBU Motion Basic Training光電編碼器光電編碼器的基本部件電氣輸出電氣輸出 短路保護(hù) 反極性保護(hù) 放大電路 抗干擾電路等 數(shù)據(jù)輸出 增量/絕對(duì)值機(jī)械系統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)軸安裝法蘭+附件軸承系統(tǒng)支架外殼數(shù)據(jù)掃描系統(tǒng)數(shù)據(jù)掃描系統(tǒng)LED光源&光敏電阻/永磁&霍爾元件增量碼盤/絕對(duì)值碼盤數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)Baumer electricBU Motion Basic Training局限性磁和光電編碼器的區(qū)別磁和光電編碼器的區(qū)別 高分辨率 精度更高通孔軸套 堅(jiān)固抗 振動(dòng) 灰塵 臟 潮

5、濕 成本底Baumer electricBU Motion Basic Training光電編碼器光電編碼器讀出原理發(fā)光二極管發(fā)光二極管光電二極管光電二極管輸出型號(hào)輸出型號(hào)柵格柵格,慮光鏡慮光鏡碼盤碼盤Baumer electricBU Motion Basic Training磁編碼器磁編碼器讀出原理永久磁鐵用來(lái)激發(fā)霍爾傳感器磁鐵安裝在軸的中心 磁場(chǎng)切割線圈產(chǎn)生電壓 霍爾傳感器檢測(cè)方向和運(yùn)動(dòng)永磁鐵永磁鐵霍爾傳感器霍爾傳感器Cross Hall sensorBaumer electricBU Motion Basic TrainingAbsolute Encoders絕對(duì)值和增量編碼器的區(qū)別絕

6、對(duì)值和增量編碼器的區(qū)別傳送在一轉(zhuǎn)中每一步的唯一的位置信息位置信息一直可用,即使在掉電或電源出現(xiàn)故障時(shí)一般應(yīng)用于角度測(cè)量及往復(fù)運(yùn)動(dòng)一般用來(lái)測(cè)試速度與方向也可以用角度測(cè)量，但在掉電或電源出現(xiàn)故障時(shí)位置信息丟失Baumer electricBU Motion Basic TrainingIncremental Encoders增量編碼器增量編碼器顯示速度與旋轉(zhuǎn)方向顯示角度位置(脈沖累計(jì))角度測(cè)量時(shí)，如果電源出現(xiàn)故障,所有的位置信息丟失分辨率通過(guò)每轉(zhuǎn)多少脈沖表示Baumer electricBU Motion Basic TrainingIncremental Encoders增量編碼器脈沖盤設(shè)計(jì)圖增

7、量信號(hào)可以達(dá)到10000 脈沖/圈 A/ B/ 0通道 反相同道0脈沖參考信號(hào)編碼器碼盤的設(shè)計(jì):一般采用以下3種材質(zhì) 玻璃碼盤適宜于高精度,鎳和塑料碼盤適宜于中等精度Baumer electricBU Motion Basic TrainingIncremental Encoders通道A增量編碼器輸出信號(hào)：增量編碼器輸出信號(hào)：?jiǎn)瓮ǖ佬盘?hào)編碼器碼盤只有一圈光柵，編碼器有一對(duì)光電掃描系統(tǒng)，輸出一通道脈沖信號(hào)，后續(xù)設(shè)備根據(jù)單位時(shí)間檢測(cè)到的脈沖數(shù)及編碼器的分辨率計(jì)算出的角速度及線速度信號(hào)輸出如圖： 可以測(cè)試速度 不能測(cè)試旋轉(zhuǎn)方向Baumer electricBU Motion Basic Train

8、ing增量編碼器輸出信號(hào)：增量編碼器輸出信號(hào)：雙通道信號(hào)編碼器碼盤有2圈光柵，并且以90度相位差排列，編碼器有2對(duì)光電掃描同，輸出2通道脈沖信號(hào)，由于A、B兩相相差90度，可通過(guò)比較A相在前還是B相在前，以判別編碼器的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)信號(hào)輸出如圖： 可以測(cè)試速度 可以測(cè)試旋轉(zhuǎn)方向通道A通道 BIncremental EncodersBaumer electricBU Motion Basic Training通道Z增量編碼器輸出信號(hào)：增量編碼器輸出信號(hào)：3通道信號(hào)在雙通道編碼器的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)零位信號(hào)，用于基準(zhǔn)點(diǎn)定位一般測(cè)長(zhǎng)度使用該信號(hào)，測(cè)速一般不使用該信號(hào)。 信號(hào)輸出如圖： 可以測(cè)試速度 可以測(cè)

9、試旋轉(zhuǎn)方向 可以定位通道A通道 BIncremental EncodersBaumer electricBU Motion Basic TrainingIncremental Encoders增量編碼器輸出信號(hào)：增量編碼器輸出信號(hào)：6通道信號(hào)在3通道編碼器的基礎(chǔ)上將每一通道信號(hào)增加一個(gè)反向輸出，即為6通道編碼器，反向信號(hào)的存在主要是為了消除干擾及補(bǔ)償損耗，以便可以長(zhǎng)距離的傳輸。信號(hào)輸出如圖：Baumer electricBU Motion Basic TrainingOutput AOutput AIncremental Encoders黑色為輸出信號(hào)，紅色為電磁干擾，A-A=2ABaumer

10、 electricBU Motion Basic TrainingIncremental Encoders輸出信號(hào)電路 (1/2)適應(yīng)于: 電磁兼容性環(huán)境 長(zhǎng)電纜線(最大到 1000 m) 高的數(shù)據(jù)速率(300 kHz) 05V/24V Complementary line-driver (TTL)(refer to encoder catalog)Baumer electricBU Motion Basic TrainingIncremental Encoders輸出信號(hào)電路 (2/2)適應(yīng)于: 直接連接到 PLC(24 V 供電) 最大電纜長(zhǎng)度 (最大至 200 m) 高的數(shù)據(jù)速率 (10

11、 年出錯(cuò)時(shí)有信號(hào)輸出Baumer electricBU Motion Basic TrainingAbsolute Encoders電池壽命encoder in operation:- BEST CASELithium cell lifetime with external supply24h/d, 365d/y, 35 C- NORMAL CASEoperation with and without external supply (rate 1:1), 35 C- WORST CASEencoder without external supply24h/d, 365 d/y, 35 C10

12、0908070605040302010time yearcapacity % 2 4 6 810121416 18 20 22 249008007006005004003002001001000capacity mAhfunctional line19Baumer electricBU Motion Basic TrainingAbsolute Encoders機(jī)械式和Baumer多圈編碼器比較速度可以達(dá)到 10000轉(zhuǎn)速( rpm)抗沖擊可以達(dá)到 200 g靠鋰電池的緩沖把數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在EEPROM里非常適合于動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)器非常適合于動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)器速度只能達(dá)到 6000 rpm抗沖擊僅為 100 g以機(jī)

13、械傳動(dòng)的方式儲(chǔ)存數(shù)據(jù)不適合動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)器不適合動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)器Baumer electricBU Motion Basic Training機(jī)械機(jī)械接口盲孔軸套編碼器軸徑 1.5 .50,8 mm外殼直徑 24.80 mm安裝附件豐富軸型編碼器軸徑 4.12 mm外殼直徑 24.89 mm夾緊或者伺服法蘭安裝附件豐富通孔軸套編碼器軸徑 1.5 .110 mm外殼尺寸 58.227 mm安裝附件豐富Baumer electricBU Motion Basic Training機(jī)械編碼器安裝version 1:外殼固定，使用柔性聯(lián)軸器使用柔性聯(lián)軸器coupling適配器板Baumer electricBU

14、Motion Basic Training機(jī)械編碼器安裝類型 2:外殼固定，使用柔性聯(lián)軸器使用柔性聯(lián)軸器伺服法蘭連軸器Baumer electricBU Motion Basic Training編碼器安裝類型 3:外殼固定，使用柔性聯(lián)軸器使用柔性聯(lián)軸器Baumer electricBU Motion Basic Training機(jī)械編碼器安裝類型 3:外殼可移動(dòng), 軸固定，通過(guò)銷釘力矩安裝螺絲(盲孔)力矩銷/力矩 彈片Baumer electricBU Motion Basic Training機(jī)械編碼器安裝類型 4:外殼可移動(dòng), 軸固定，通過(guò)彈簧力矩安裝Baumer electricBU

15、Motion Basic Training機(jī)械編碼器壽命的影響軸負(fù)載轉(zhuǎn)速溫度振動(dòng)聯(lián)軸器可以減輕振動(dòng)，矯正垂直度、同心度不好等問(wèn)題垂直度矯正 同心度矯正 lifetime600050004000300020001000020406080100120axial force = 50 Nx1000000 rev.Radial force in NBaumer electricBU Motion Basic Training機(jī)械柔性軸套編碼器的好處安裝尺寸小安裝靈活機(jī)械零點(diǎn)設(shè)定更簡(jiǎn)便軸負(fù)載小防止熱傳導(dǎo)Baumer electricBU Motion Basic TrainingBaumer elect

16、ricBU Motion Basic TrainingBaumer electricBU Motion Basic TrainingBaumer electricBU Motion Basic TrainingBaumer electricBU Motion Basic TrainingBaumer electricBU Motion Basic TrainingBaumer electricBU Motion Basic TrainingAbsolute Encoders絕對(duì)值編碼器范圍光電單圈,多圈絕對(duì)值編碼器 各種外型尺寸42, 58, mm 軸型編碼器 BPSV, BMA, BEMV,

17、 通孔型編碼器BFG, BOSD, BOMH, 盲孔型編碼器BFF, BOSH, BMG, 磁性單圈,多圈絕對(duì)值編碼器 各種外型尺寸30, 40, 42, 58, mm 軸型編碼器 BMSV 30, BMSK, BMMH, 通孔型編碼器- 盲孔型編碼器BMSH 40, BMMH, BMSH, Baumer electricBU Motion Basic TrainingEncoder Interfaces絕對(duì)值編碼器電氣接口并口方便:每一位對(duì)應(yīng)一根線位數(shù)越高,價(jià)格越貴SSI (同步串行接口)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接高的數(shù)據(jù)速率現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)ProfibusCANopenDeviceNetEtherCATBau

18、mer electricBU Motion Basic Training光電編碼器客戶對(duì)光電編碼器的需求電氣接口電氣接口標(biāo)準(zhǔn)輸出電路短路保護(hù)符合 電磁兼容性 (CE)標(biāo)準(zhǔn)連接方式軸軸可承受高的軸負(fù)載機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)較高的防護(hù)等級(jí)嚴(yán)密的機(jī)械冗余安裝簡(jiǎn)單 光電式讀出光電式讀出 高分辨率 參考信號(hào) (增量式) 判定旋轉(zhuǎn)方向 精確掃描讀出系統(tǒng)Baumer electricBU Motion Basic TrainingBaumer electricBU Motion Basic TrainingEncoder Interfaces現(xiàn)場(chǎng)總線接口Profibus西門子可編程控制器S5,S7(歐洲市場(chǎng)的先鋒)DeviceNet羅科韋爾可編程控制器 (美國(guó)市場(chǎng)的先鋒)CANopen許多PLC的制造商,如:博世,貝加萊等.Pc板廠汽車制造廠EtherCAT貝加萊的可編程控制器Baumer electricBU Motion Basic Training電氣輸出電子接口供電/ 輸出信號(hào)5 VDC TTL 兼容 互補(bǔ)型, RS 42210 30 VDC 推拉式, 短路保護(hù)4.5 30 VDC 推拉式,互補(bǔ)型,短路保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)總線 CANopen Profibus-DP DeviceNet