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值编码器简介

时间:2015-07-23      阅读:305

值编码器简介

  是相对于增量而言的,顾名思义,所谓就是编码器的输出信号在一周或多周运转的过程中,其每一位置和角度所对应的输出编码值都是*对应的,如此,便具备掉电记忆之功能也。

 

式编码器是依据计算机原理中的位码来设计的,比如:8位码(0000 0011),16位码,32位码等。把这些位码信息反映在编码器的码盘上,就是多道光通道刻线,每道刻线依次以2线、4线、8线、16线。。。。。。编排。如此编排的结果,比如对一个单圈式而言,便是把一周360°分为2的4次方,2的8次方,2的16次方,,,,位数越高,则精度越高,量程亦越大。

这样,在编码器的每一个位置,通过读取每道刻线的通、暗,获得一组从2的零次方到2的n-1次方的*的2进制编码(格雷码),这就称为n位编码器。这样的编码器是由光电码盘的机械位置决定的,它不受停电、干扰的影响。
编码器由机械位置决定的每个位置是*的,它无需记忆,无需找参考点,而且不用一直计数,什么时候需要知道位置,什么时候就去读取它的位置。这样,编码器的抗干扰特性、数据的可靠性大大提高了。

 

 
 

单圈值编码器到多圈值编码器

旋转单圈值编码器,以转动中测量光电码盘各道刻线,以获取*的编码,当转动超过360度时,编码又回到原点,这样就不符合编码*的原则,这样的编码

 

只能用于旋转范围360度以内的测量,称之为单圈值编码器。
如果要测量旋转超过360度范围,就要用到多圈值编码器。
编码器生产厂家运用钟表齿轮机械的原理,当中心码盘旋转时,通过齿轮传动另一组码盘(或多组齿轮,多组码盘),在单圈编码的基础上再增加圈数的编码,以扩大编码器的测量范围,这样的编码器就称为多圈式编码器,它同样是由机械位置确定编码,每个位置编码*不重复,而无需记忆。
多圈编码器另一个优点是由于测量范围大,实际使用往往富裕较多, 这样在安装时不必要费劲找零点, 将某一中间位置作为起始点就可以了,而大大简化了安装调试难度。

值编码器的信号输出(Signal Output)

 

值编码器信号输出有并行输出、串行输出、总线型输出、变送一体型输出

  • 并行输出(Parallel):
    值编码器输出的是多位数码(格雷码或纯二进制码),并行输出就是所有信号各占一信号线同时输出,以代表数码的1或0,对于位数不高的编码器,一般就直接以此形式输出数码,可直接进入PLC或上位机的I/O接口,输出即时,连接简单。但是并行输出有如下问题:
    1。为格雷码,因为如是纯二进制码,在数据刷新时可能有多位同时变化,读数会在短时间里造成错码。而格雷码每次只有一位发生变化,减少错码的可能。
    2。所有接口必须确保连接好,因为如有个别连接不良点,该点电位始终是0,造成错码而无法判断。
    3。传输距离不能远,一般在一两米左右,对于复杂环境的现场,有隔离。
    4。对于位数较多,要许多芯电缆,并要确保连接优良,由此带来工程难度,同样,对于编码器,要同时有许多节点输出,增加编码器的故障损坏率。

串行SSI输出(Serial Synchronous Interface):
串行输出就是通过一定的协议,在时间上有先后的数据输出,这种约定称为通讯规约,其连接的物理形式有RS232、RS422(TTL)、RS485等。由于值编码器好的厂家都是在德国,所以串行输出大部分是与德国的西门子配套的,如SSI同步串行输出。串行输出连接线少,传输距离远,对于编码器的保护和可靠性就大大提高了。一般高位数的编码器都是用串行输出的。

SSI接口(RS422模式),以两根数据线、两根时钟线连接,由接收设备向编码器发出中断的时钟脉冲,的位置值由编码器与时钟脉冲同步输出至接收设备。

由接收设备发出时钟信号触发,编码器从高位(MSB)开始输出与时钟信号同步的串行信号,SSI标准的信号当不传送信号时,时钟和数据位均是高位,在时钟信号的*个下降沿,编码器的当前值开始贮存,从时钟信号上升沿开始,经T2延迟时间后,编码器数据信号开始传送.t3为恢复信号,等待下次传送。

  

 

T=0.9—11us 每个脉冲周期 n为编码器总位数

t1>0.45us   每个脉冲半周期

t2≤0.4us   数据输出延迟时间

t3=12—35us  数据恢复(熄灭)时间


  • 现场总线型输出(BUS)

现场总线型编码器是多个编码器各以一对信号线连接在一起,通过设定地址, 用通讯方式传输信号,信号的接收设备只需一个接口,就可以读多个编码器信号。总线型编码器信号遵循RS485的物理格式,其信号的编排方式称为通讯规约,目前*有多个通讯规约,各有优点,还未统一,编码器常用的通讯规约有如下几种:

PROFIBUS-DP; CAN;   DeviceNet;   Interbus等

总线型编码器可以节省连接线缆、接收设备接口,传输距离远,在多个编码器集中控制的情况下还可以大大节省成本。

 

4.变送一体型输出

  变送也就是其信号已经在编码器内换算后直接变送输出,其有模拟量4—20mA输出、RS485数字输出、14位并行输出等。

式编码器选型常用参数

 

1.单圈型(Singleturn)-需知道客户所需求的位数,又叫解析度(Resolution),比如10 bits ,又称1024 positions,12bits =4096 positions 等。

2.多圈型(Multiturn)-此时除了问他单圈的解析度外,还有就是他所需求的圈数(revolution),所以一个多圈型编码器的位数是单圈位数和多圈圈数的总合。比如:一个编码器的单圈解析度为4096/12bits ,圈数为13bits,那么这个编码器的总输出位数就是12+13=25bits .

3.信号输出及接口形式(Signal and Output)-首先有数码输出和模拟输出,但一般是以数码为主。编码输出有:并行输出,串行输出,总线接口等。

4.编码器电源电压(Power)-问清楚他所选用编码器的工作电源电压。

5.输出码制(Code)-式编码器输出之编码同计算机中所用到的码制是一样的,也有自然二进制,BCD,格雷码,余格雷码等。其中常用的也就是自然二进制(natural binary code),格雷码(gray code),因为格雷码有优于自然二进制的特点,故一般采用格雷码为多。

6.编码器温度范围(Temparature Range)-此相应客户的具体要求而帮对方选择之。此又分使用温度和存放温度。

7.编码器转速范围(Speed)-此相亦需满足客户的具体要求,一般良好之编码器的机械转速可达到5000~6000rpm.

8.IP防护等级(Protection)-此防护等级又分为外盖防护等级和轴径处的防护等级。其以IP67为zui别。


zui后,基本上,如能提供了以上这么多数据后,已经可以很好的帮客户选择合适的编码器了。其他所牵涉到的具体问题,则再视具体情况而做出解决。

 连接编码器的电气二次设备:

连接值编码器的设备可以是可编程控制器PLC、上位机,也可以是显示信号转换仪表,由仪表再输出信号给PLC或上位机(数据处理和显示系统)。

 

1.直接进入PLC或上位机:

编码器如果是并行输出的,可以直接连接PLC或上位机的输入输出接点I/O,其信号数学格式应该是格雷码。编码器有多少位就要占用PLC的多少位接点,如果是24伏推挽式输出,高电平有效为1,低电平为0;如果是集电极开路NPN输出,则连接的接点也必须是NPN型的,其低电平有效,低电平为1。

 

2.编码器如果是串行输出的,由于通讯协议的限制,后接电气设备必须有对应的接口。

例如SSI串行,可连接西门子的S7-300系列的PLC,有SM338等模块,或S7-400的FM451等模块,对于其他品牌的PLC,往往没有模块或有模块也很贵。

 

3.编码器如是总线型输出,接受设备需配的总线模块,例如PROFIBUS-DP。

但是,如选择总线型输出编码器,在编码器与接收设备PLC中间,就无法加入其他显示仪表,如需现场显示,就要从PLC 再转出信号给与信号匹配的显示仪表。

 

有些协议自定义的RS485输出信号进PLC的RS485接口,需PLC具有智能编程功能。

 复合型编码器(Complex Encoder)

 随着编码器应用的场合和用途越来越多,越来越广,其产品也出现了品类众多的局面。有的工业现场需要增量信号同值同时出现并测量的状况,为了解决这种问题,复合型编码器便应运而生。

   复合型编码器便是在同一个编码器的光盘上,同时刻有增量式信号轨道和式信号轨道,在经电路处理后,便可在输出端得到增量的脉冲信号和值的编码信号。

此类产品各厂家均有制作,比如:Leine linde 的SSI 674 / 675 / 684 / 685

                          

式编码器光栅,此为自然二进制,如图所示:

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