SEW伺服器标配选件有哪些?encoder编码器器插口及现场总线插槽是不是标配选件?

供应SEW编码器
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德国SEW旋转编码器是将测量的角位移以编码形式输出的位置检测装置,德国SEW编码器属于间接测量的数字式检测装置。德国SEW编码器根据其刻度方法及信号输出形式可分为增量式和绝对式。根据检测原理可分为光电式、磁电式和感应式等。同样,SEW编码器光电式编码器在精度、分辨率、信号质量方面有突出的优点,广泛应用于数控机床。
德国SEW编码器增量式光编码器是利用光电转换原理将运动部件转角的增量值以脉冲的形式输出,SEW编码器通过对脉冲计数从而计算转角值。德国SEW编码器循环码道上每个相邻线纹构成一个节距,用于产生位置信号。德国SEW编码器索引码道上仅有一条线纹6,用于产生参考点信号。德国SEW编码器光栏板3上有三组线纹,A、B两组线纹彼此错开1/4节距。当光电码盘4与轴同步旋转时,由于光电码盘4上的条纹与光栏3上的条纹出现重合和错位,光电元件5感受到变化的光能,产生近似于正弦波电信号。SEW编码器当光栏3条纹A与光电码盘4条纹重合时,条纹B与另一条纹错位1/4周期,SEW编码器因此A、B两通道输出的波形相位也相差1/4周期,用于辨别旋转方向增量式光电编码器输出的A、、B、四路信号经差分传输进入数控装置变换为A相和B相信号,这两个信号经整形和单稳后变成窄脉冲A1和B1。德国SEW编码器编码器正向旋转时,A脉冲超前B脉冲,B脉冲和A1窄脉冲进入 “与非门”C,A脉冲和B1窄脉冲进入 “与非门”D,则C门和D门分别输出高电平C和负脉冲D。这两个信号使能1、2号“与非门”组成的R-S触发器置“0”(Q端输出“0”,代表正方向),使 “与非门”3输出正向计数脉冲。反向时,B脉冲超前A脉冲,B、A1和A、B1信号同样进入C、D门,但由于其信号相位不同,使C、D门分别输出负脉冲和高电平,从而将R-S触发置“1”(Q端输出“1”,代表负方向),3门输出反向计数脉冲。不论正向和反向,“与非门”3都是计数脉冲输出门,SEW编码器R-S触发器的Q端输出方向控制信号。
德国SEW编码器增量式光电编码器的测量精度与它所能分辨的最小分辨角α有关(α=条纹数/360°),因此,测量精度与光电码盘圆周的条纹数(即脉冲/ r)有关。目前使用的高分辨率光电编码器的最小分辨角已达到±2〞,允许的转速可达10000rpm。
德国SEW编码器在数控系统中,常对编码器输出信号进行细分处理,以提高分辨率。如:半闭环伺服系统配置2000/r的编码器驱动导程为8mm的滚珠丝杠,SEW编码器的分辨角α=0.18°,对丝杠的直线分辨率为0.004mm,若系统再进行4倍频处理后,德国SEW编码器对工作台的直线分辨率可提高到0.001mm 。
德国SEW编码器在数控机床上增量式编码器决定运动部件当前位置的方法是由机床原点开始对走过的步距或细分电路的计数信号进行计数。德国SEW编码器因此对于使用增量式编码器的机床,开机时首先必须执行回参考点操作,建立机床坐标系及编程的原点。
SEW编码器是一种角度(角速度)检测装置,SEW编码器通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。德国SEW编码器具有体积小,精度高,工作可靠.接口数字化等优点。德国SEW编码器广泛应用于数控机床、回转台、伺服传动、机器人、雷达、军事目标测定等需要检测角度的装置和设备中。德国SEW编码器光电编码器是由光栅盘和光电检测装置组成。德国SEW编码器光栅盘是在一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形孔。由于德国SEW编码器光电码盘与电动机同轴,电动机旋转时,光栅盘与电动机同速旋转,经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号,其原理示意图如图,所示;通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速。
德国SEW编码器根据检测原理,德国SEW编码器编码器分为光学式、磁式、感应式和电容式。根据其刻度方法及信号输出形式,可分为增量式、绝对式以及混合式三种。
SEW编码器是直接利用光电转换原理输出三组方波脉冲A、B和Z相;SEW编码器每转过一个单位,SEW编码器就输出一个脉冲,故称之为增量式。SEW编码器的优点是原理构造简单,机械平均寿命可在几万小时以上,抗干扰能力强,可靠性高,适合于长距离传输。SEW编码器缺点是无法输出轴转动的绝对位置信息。SEW编码器增量式编码器输出信号有长线输出,开集输出,电压输出,推拉互补输出四种方式。SEW编码器机械结构上分的话有中空轴和带轴编码器,可以满足各种不同的应用场合。
SEW绝对编码器是直接输出数字量的传感器,SEW编码器的圆形码盘上沿径向有若干同心码道,每条道上由透光和不透光的扇形区相间组成,相邻码道的扇区数目是双倍关系,码盘上的码道数就是SEW编码器的二进制数码的位数,在码盘的一侧是光源,另一侧对应每码一码道有一光敏元件;当码盘处于不同位置时,各光敏元件根据受光照与否转换出相应的电平信号,形成二进制数。这种SEW编码器的特点是不要计数器,在转轴的任意位置都可读出一个固定的与位置相对应的数字码。SEW编码器以某一点为参考原点,数据线始终输出编码器轴的当前位置偏离原点的距离的数据信息,是称绝对式SEW编码器。比如,一款10位BCD码输出的编码器分辨率为360C/T,那么每个单位对应1°,如果轴偏离原点一个单位,也就是处在1°的位置,那么输出,如果偏离50°的位置,那么输出就是.
绝对式编SEW编码器与增量式编码器不同之处在于圆盘上透光、不透光的线条图形,绝对编码器可有若干编码,根据读出码盘上的编码,检测绝对位置。SEW编码器由于这样的特点,绝对式编码器非常适合应用在跑轨迹的场合。SEW编码器的特点:总是输出当前角度坐标的绝对值;没有累积误差;电源切除后位置信息不会丢失。但是分辨率是由二进制的位数来决定的,也就是说精度取决于位数,目前有10位、14位、25位等多等。
SEW编码器混合式绝对值编码器,它输出两组信息:一组信息用于检测磁极位置,带有绝对信息功能;另一组则完全同增量式编码器的输出信息。SEW编码器从输出信号的编码方式来分类的话,有BCD码、GRAY码和2进制码输出;从输出方式来划分的话并行输出和串行输出;从分辨率来划分,有从8位到36位不等。此外,绝对式SEW编码器还有单圈和多圈之分。
1.&&&&& SEW编码器的特点及用途
&SEW编码器是通过把机械角度物理量的变化转变成电信号的一种装置;SEW编码器在传感器的分类中,他归属于角位移传感器。
根据SEW编码器的这一特性,编码器主要用于测量转动物体的角位移量,角速度,角加速度,通过编码器把这些物理量转变成电信号输出给控制系统或仪表,控制系统或仪表根据这些量来控制驱动装置。
2. SEW编码器的主要应用场合:
2.1&& 数控机床及机械附件。
2.2&& 机器人、自动装配机、自动生产线。
2.3&& 电梯、纺织机械、缝制机械、包装机械(定长)、印刷机械(同步)、木工机械、塑料机械(定数)、橡塑机械。
2.4&& 制图仪、测角仪、疗养器 雷达等。
3. 基本原理
SEW编码器主要是由码盘(圆光栅、指示光栅)、机体、发光器件、感光器件等部件组成。
(1) SEW编码器圆光栅是由涂膜在透明材料或刻画在金属材料上的成放射状的明暗相间的条纹组成的。一个相邻条纹间距称为一个栅节,光栅整周栅节数就是编码器的脉冲数(分辨率)。(注:本公司码盘有三种金属、玻璃、菲林(类似塑料) 三种)。
(2) SEW编码器指示光栅是一片固定不动的,但窗口条纹刻线同圆光栅条纹刻线完全相同的光栅片。
(3)SEW编码器机体是装配圆光栅,指示光栅等部件的载体。
(4)SEW编码器发光器件一般是红外发光管。
(5)SEW编码器感光器件是高频光敏元件;一般有硅光电池和光敏三极管。
3.2 SEW编码器工作原理
SEW编码器由圆光栅和指示光栅组成一对扫描系统,在扫描系统的一侧投射一束红外光,在扫描系统的另一侧的感光器件就可以收到扫描光信号;当圆光栅转动时,SEW编码器感光器件接收到的扫描光信号会发生变化,SEW编码器感光器件可以把光信号转变成电信号并输出给控制系统或仪表。
&&& 一般SEW编码器的输出信号为两列成90度相位差的Sin信号和Cos信号(这是由指示光栅的窗口条纹刻线保证的);这些信号的周期等于圆光栅转过一个栅节(P)的移动时间,对Sin信号和Cos信号进行放大及整形就可输出方波脉冲信号。
4. 应用举例
&& 编码器的应用场合十分的广泛,在此列举几个简单事例:
&& (1) 数控机床对加工工件自动检测就是通过SEW编码器来进行检测的:数控机床刀架的对零校准也是通过SEW编码器来实施的。
&& (2) SEW编码器在PLC上的应用:一般PLC上都有高速信号输入口,编码器可以作为高速信号输入元件,使PLC更加迅速和精准地实施闭环控制。而在变频器上其一般接变频器的PG卡上。
&& (3) SEW编码器用在电梯上,用于测量电梯的升降速度和位置。
5. 产品介绍
5.1 产品分类:
(1) SEW编码器绝对型:其输出信号为计算机能直接识别的二进码,BCD码或格雷码。
(2) SEW编码器增量型:其输出信号为连续的方波脉冲,我公司增量型编码器又分为以下几种:
A. 主轴型:SEW编码器其特点为可制作30~3600 P / R的脉冲,规格齐全,适合多种场合。基本型号有ISC、ISL、ISCA、等系列
&&& B. 中空型:SEW编码器其特点为可制作30~3600 P / R的脉冲,采用弹簧板连接,安装方便,适合于DC和AC马达。基本型号IHC、IHA等系列。
C. 手动型:SEW编码器其特点为可制作25~100 P / R的脉冲,手感均匀、灵活,体积更小,使用寿命更长。基本型号有ISM等系列。
5.2 型号解说
(1) SEW编码器型号的编排参照样本。
(2) SEW编码器信号输出说明
B ——表示A、B两信号输出,信号相差90度。
BZ ——表示A、B两信号输出,信号相差90度+原点信号输出。
(3) 信号输出形式说明
E ——表示电压输出(4.5V~13.2V)。
C ——表示集电极开放输出,有NPN型集电极开放输出(4.5V~13.2V)、NPN型高电压集电极开放输出(10.8V~26.4V)、
C2------PNP型高电压集电极开放输出(10.8V~26.4)。
&&&&&&&&& F ——表示推拉(互补,推挽)输出(10.8V~26.4V)。
&&&&&&&&& L ——表示长线驱动输出(4.75V~5.25V)。
&&&&&&&&& T--------表示长线驱动输出(10.8V~26.4V)。
6. SEW编码器选型必须了解的五个参数
脉冲数(每转输出脉冲数P / R);信号输出形式(信号路数及信号输出形式);电源电压(5~12V为低电压,12~24为高电压);轴径(mm);外型尺寸(mm)。
(例:用户要求订购100脉冲、三路信号长线驱动器输出、电压5V、轴径6mm、外形尺寸38mm的,则我们编码器的型号为“CTX100ISCGL”。
SEW编码器光电编码器是一种集光、机、电为一体的数字检测装置,SEW编码器是一种通过光电转换,将输至轴上的机械、几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器,SEW编码器主要用于速度或位置(角度)的检测。具有精度高、响应快、抗干扰能力强、性能稳定可靠等显著的优点。SEW编码器按结构形式可分为直线式编码器和旋转式编码器两种类型。
SEW编码器主要由光栅、光源、检读器、信号转换电路、机械传动等部分组成。SEW编码器光栅面上刻有节距相等的辐射状透光缝隙,相邻两个透光缝隙之间代表一个增量周期;SEW编码器分别用两个光栅面感光。SEW编码器由于两个光栅面具有90°的相位差,因此将该输出输入数字加减计算器,SEW编码器就能以分度值来表示角度。SEW编码器它们的节距从光电编码器的输出信号种类来划分,可分为增量式和绝对值式两大类。
SEW编码器旋转增量式编码器转动时输出脉冲,SEW编码器通过计数设备来知道其位置,当编码器不动或停电时,依靠计数设备的内部记忆来记住位置。SEW编码器这样,当停电后,编码器不能有任何的移动;SEW编码器当来电工作时,编码器输出脉冲过程中,也不能有干扰而丢失脉冲,不然,SEW编码器计数设备记忆的零点就会偏移,而且这种偏移的量是无从知道的,SEW编码器只有错误的生产结果出现后才能知道。
SEW编码器光码盘上有许多道刻线,SEW编码器每道刻线依次以2线、4线、8线、16线……编排,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次方的唯一的2进制编码(格雷码),这就称为位绝对编码器。这样的编码器是由码盘的机械位置决定的,SEW编码器不受停电、干扰的影响。SEW编码器绝对编码器由机械位置决定的每个位置的唯一性,SEW编码器无需记忆,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,SEW编码器的抗干扰特性、数据的可靠性大大提高了。由于绝对编码器在定位方面明显地优于增量式编码器,已经越来越多地应用于工业控制定位中。
SEW编码器信号输出有并行输出、串行输出、总线型输出、变送一体型输出等输出形式。SEW编码器串行输出是时间上数据按照约定,有先后输出;空间上,所有位数的数据都在一组电缆上(先后)发出。这种约定称为“通讯协议”,其连接的物理形式有RS232、RS422(TTL)、RS485等。串行输出连接线少,传输距离远,可靠性就大大提高了,但传输速度比并行输出慢。对于SEW编码器,SEW编码器信号并行输出是时间上数据同时发出:空间上,每个位数的数据各占用一根线缆。对于位数不高的绝对编码器,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。这种方式输出即时,连接简单。但是,对于位数较多的绝对编码器,有许多芯电缆,由此带来工程难度和诸多不便、降低了可靠性。因此,SEW编码器在绝对编码器多位数输出一般不采用并行输出型,而是选用串行输出或总线型输出。
二、光电编码器的分类
按测量方式的分类:
&&&&&&& SEW编码器旋转编码器
&&&&&&&& SEW编码器直尺编码器
按编码方式的分类:
&&&&&&& SEW编码器绝对式编码器
&&&&&&&& SEW编码器增量式编码器
&&&&&&&&& SEW编码器混合式编码器
三、SEW编码器光电编码器的应用
近十几年来,SEW编码器光电编码器发展为一种成熟的多规格、高性能的系列工业化产品,在数控机床、机器人、雷达、光电经纬仪、地面指挥仪、高精度闭环调速系统、伺服系统等诸多领域中得到了广泛的应用。
& SEW编码器电容传感器具有测量分辨力和测量准确度高等特点,在很多场合被作为高精测量仪器使用,但因其自身缺陷,只能使用在微小位移的测量中,无法满足大位移测量的要求。80年代容栅传感器的出现,彻底的改变了这种情况。借鉴了光栅的结构形式,工程师把电容做成栅型,大大提高了测量的精度和范围,实现了大位移高精度测量。
&&& SEW编码器容栅传感器相对于其他类型的传感器有许多突出的优点[2]:
&&& 1、量程大、分辨率高。在线位移测量时,分辨率为2mm时,量程可达到20m,在角位移测量时,分辨率为0.1°时,量程为4096圈。其测量速度也比较高,测量线速度可达到1.5m/s。
&&& 2、容栅测量属非接触式测量,因此容栅传感器具有非接触传感器的优点,诸如测量时摩擦阻力可以减到最小,不会因为测量部件的表面磨损而导致测量精度下降。
&&& 3、结构简单。容栅传感器的敏感元件主要由动栅和静栅组成,信号线可以全部从静栅上引出,作为运动部件的动栅可以没有引线,为传感器的设计带来很大的方便。
&&& 4、配用专用集成电路的容栅传感器是一种数字传感器,和计算机的接口方便,便于长距离传送信号,几乎无数据传输误差。数据更新速率可以达到每秒50次。
&&& 5、功耗极小。正常工作电流小于10mA,传感器敏感元件可以长期工作,一粒钮扣电池可以连续工作1年以上。利用这个特点,可以设计出准绝对式的位移传感器。
&&& 6、在价格上有很大优势,其性能价格比远高于同类传感器。
&&& SEW编码器容栅传感器有最主要的问题是稳定性和可靠性,环境潮湿和外界电磁干扰的影响尤为显著,其次作为准绝对式传感器在长期断电工作时,需要定期更换电池,所以难于作为传感器用于长期自动测量。
&&& SEW编码器容栅编码器是以脉冲数字量来表示容栅传感器敏感元件间相对位置信息,本文研究的容栅旋转编码器将容栅全部的结构密封在金属壳内,大大提高了容栅传感器的电磁兼容性和抗环境污染能力,为容栅原理用于自动测量奠定了基础。
二、SEW编码器容栅旋转编码器的结构和测量原理
1、SEW编码器容栅旋转编码器的结构组成&
&&& SEW编码器容栅旋转编码器分动栅和静栅二部分,都为精密加工的印刷电路板。动栅上有发射极和接收极,在发射极和接收极之间有屏蔽极,避免发射极到接收极之间的直接电容耦合。静栅上有反射极和屏蔽极,反射极与屏蔽极的宽度一致,屏蔽极需可靠接地。动栅上共有48个发射电极,发射极的极距按实际要求可变,每4个发射极对应于一个反射极。动栅上每8个发射电极为一组,共6组。对每组发射极进行编号A到H同编号的发射极电路上相连。运行时,两块印刷电路板的栅面平行同轴相对,间距在0.1mm左右。图1所示的是旋转式容栅编码器的结构图。
&2、SEW编码器容栅传感器测量原理
&&& SEW编码器在动栅栅面编号为A~H发射电极上分别加上8个等幅、同频、相位依次相差p/4的方波激励电压信号& (i=0,1,2,…,7)。每组编号相同的发射极都加以相同的激励信号,经过两对电容耦合在接收极上形成容栅电压信号& 。由于各组中序号相同的发射极和反射极的相对位置相同,所以可以将48个发射极和对应的反射极板间的电容简化为& 到& 的8个电容器。Cf代表反射极与接收极相互耦合之后形成的电容器,由于接收极在动栅移动方向上的长度恰好为一组反射极长度的整数倍,又由于反射极是周期性排列的,所以接收极和反射极的相互覆盖面积不随位移变化,即Cf为一个常数。图2所示为其等效电路图[2]。
&&& SEW编码器容栅工作时,施加发射电极上的周期激励信号,通过发射极与反射极、反射极与接收极两对电容耦合,在接收极上形成合成信号。传感器输入、输出信号与各电极之间电容耦合关系如图3[1]。
一组激励信号& (i=0,1,2,…,7)通过一组电容& (i=0,1,2,…,7)和定值电容Cf耦合后,得到传感器的输出信号& 。不考虑激励信号的输出阻抗,并作归一化处理,可得:
&&&&&&&&&&&& (1)
&&& 把& 和& 作傅立叶展开,选择合适的零点,可视为偶函数:
&&&&&&&&&&&&&&&&&& (2)
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& (3)
&&& 式中,T—激励信号的周期;
&&& W—静栅反射极板的节距。
&&& 容栅处理电路会滤去高次谐波,在这里采用基波求解,并作归一化处理,把公式(2)(3)代入(1)得:
&&&&&&&& (4)
&&& 在匀速旋转的条件下,由激励信号& 和电容& 的特点可得:
&&&&&& (5)
&&& 式中,k为一常系数,正负由动栅和静栅的相对运动方向决定。
&&&& 从公式(5)可知,输出信号& 的电位相与容栅传感器的位移有一一对应关系(在一个周期内是单值函数),调相信号是一个周期信号,动栅和静栅每相对运动一组发射极的宽度,调相信号变化一个周期。根据这个原理可以通过鉴相器鉴别调相信号的相位变化,从而推算出动栅和静栅的相对位移。同时还可以通过可逆计数器记录输出信号周期变化数,实现长距离的测量。接收极上的输出信号并不能直接送鉴相电路使用,在这之前还需要经过解调?、滤波、放大和整形,形成方波,最后通过鉴相器输出位移信息送显示。图4为鉴相型容栅传感器的测量原理图[2]。
3、SEW编码器容栅旋转编码器的数据传递
&&& SEW编码器容栅旋转编码器的核心部件是容栅集成芯片,它负责把传感器的位置信息转化为数字信号输出。容栅芯片有4根引出线,分别为+1.5V、CLK、DATA和0V线。其中+1.5V和0V线为电源线和地线,CLK和DATA线为同步时钟信号线和数据线。
&&& SEW编码器CLK信号为同步时钟信号,在一次数据传送中,开始为54ms的高电平,表示数据即将开始传送;接下来是两段各有24个宽度为13ms的窄脉冲,前后两段窄脉冲之间有110ms的高电平作为间隔;最后是75ms的高电平,以示数据传送结束。具体波形如图5。SEW编码器容栅旋转编码器的数据传送是周期性的,在慢速状态下,周期间隔为250ms,在快速状态时,为20ms。
&&& SEW编码器DATA信号为数据信号,SEW编码器包含了编码器的位移信息。在数据采集时,容栅芯片在CLK信号窄脉冲的下降沿对DATA信号进行采样,先后采样两组24位数据。一组为绝对数据,另一组为相对数据。绝对数的初值只受上电影响,相对数据初值由数据清零信号控制。
SEW编码器容栅编码器有功耗低、性价比高等优点。但其工作容易受到外界的干扰,影响工作稳定性。所以在设计容栅编码器时,需要一些特殊措施来抵抗干扰,提高稳定性。
&&& 环境对SEW编码器的工作影响很大,特别是湿度。SEW编码器电容传感器主要是通过两极板之间的电容量变化来反映相应的被测量变化。在大湿度的情况下,会改变两极板间的介电常数影响电容值,同时也使容栅电路的漏电流明显增大,使容栅编码器工作的稳定性将受到削弱。因此,建立一个良好的容栅工作小环境,使其免受外界环境的影响,对其能否可靠工作非常重要。
&& SEW编码器是靠电容极板传递信号,因此保证极板之间的电场稳定是容栅位移信号能够正常无误传递的前提。由于容栅编码器经常用于工业环境,其现场工作环境很差,常伴有大功率的电磁干扰,将容栅核心部件全部密封在金属壳内,而非像一般的容栅数显产品把静栅暴露于环境中,这样既有效的进行了电磁屏蔽,同时隔绝了外界水汽、油污,使SEW编码器能在一个相对良好的环境中工作。
&&& SEW编码器容栅的动栅和静栅的屏蔽极都要有效的接地,起隔离屏蔽和消除寄生电容的作用。实际中,SEW编码器动栅和静栅相互独立,没有任何连线,这就需要通过外界搭桥,一般情况下,编码器的外壳就起这样的作用。动栅上集成的容栅芯片的正极通常和动栅屏蔽极相连,这就有可能由于后续电路接地引起电池短路。因此在进行电路设计时,必须考虑这个特点,在设计上采取针对性措施,对电路进行隔离,来解决因后续电路接地带来的电池短路问题。
&&& 容栅编码器是一种准绝对式传感器。在平时全靠内部电池维持其正常工作,因此,电池问题不容忽视。经过实际操作证明在电池电压降低时,将产生许多不可预料的情况。采用超级电容和电池并联工作,可以有效的降低电池的功耗,延长容栅编码器的工作时间。同时,通过设计电路实测电池电压报警,尽量避免由于电池电量不足影响编码器正常工作。
&&& 除了以上几点,还需要其他的一些软件和硬件上的辅助措施,才能保证SEW编码器正常稳定的工作。
四、SEW编码器旋转编码器的应用
&&& SEW编码器旋转编码器具有测量分辨率高、量程大,可以应用于大位移(角位移)测量。表1列出了不同节距数时,容栅旋转编码器的分辨率可达到的精度和测量量程。
&&&& 利用上述性能,可作为多圈角位移的高精度测量。如丝杠推进位移的高精度控制,借助齿条、链条、线束传动,可以将角位移转换为线位移。用容栅编码器作大位移测量,如长行程油缸的位移,堆取料机在轨道上定位等,笔者曾将SEW编码器用于超大型构件水平推进的同步控制,取得良好效果。
&&& SEW编码器旋转编码器类似于绝对式编码器,其机电转换部件由内置电池供电,其信号发送部件由外接电源供电。当外接电源断开时,虽然不输出数据,但传感器还是在内部电池支持下工作,对角位移的变化做出反应,在任何时间都能取得正确数据。因为要有内部电池支持,这类传感器被称作准绝对式传感器。由于传感器耗电极小(&10mA)更换一粒钮扣电池可工作一年以上。与光电绝对式多圈SEW编码器相比,由于省去了机械记忆部件,其构件要简单得多,因而造价也会低得多。
&&& SEW编码器采用RS-422通讯接口,便于计算机接口,也便于进行长距离的信号传递。每个传感器可设置其ID编码号,便于实现多个传感器信号的网络传递。SEW编码器数据测量周期最短为20ms,数据长度为4字节,可以和一般的串行通讯速率相匹配。
1.SEW编码器光电编码器原理
SEW编码器光电编码器,是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。这是目前应用最多的传感器,SEW编码器光电编码器是由光栅盘和光电检测装置组成。SEW编码器光栅盘是在一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形孔。由于光电码盘与电动机同轴,电动机旋转时,光栅盘与电动机同速旋转,经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号
根据检测原理,SEW编码器可分为光学式、磁式、感应式和电容式。根据其刻度方法及信号输出形式,可分为增量式、绝对式以及混合式三种。
1.1SEW编码器增量式编码器
SEW编码器增量式编码器是直接利用光电转换原理输出三组方波脉冲A、B和Z相;A、B两组脉冲相位差90海佣煞奖愕嘏卸铣鲂较颍鳽相为每转一个脉冲,用于基准点定位。SEW编码器的优点是原理构造简单,机械平均寿命可在几万小时以上,抗干扰能力强,可靠性高,适合于长距离传输。其缺点是无法输出轴转动的绝对位置信息。
1.2绝对式编码器
SEW编码器绝对编码器是直接输出数字量的传感器,在SEW编码器的圆形码盘上沿径向有若干同心码道,每条道上由透光和不透光的扇形区相间组成,相邻码道的扇区数目是双倍关系,码盘上的码道数就是它的二进制数码的位数,在码盘的一侧是光源,另一侧对应每一码道有一光敏元件;SEW编码器当码盘处于不同位置时,各光敏元件根据受光照与否转换出相应的电平信号,形成二进制数。这种SEW编码器的特点是不要计数器,在转轴的任意位置都可读出一个固定的与位置相对应的数字码。显然,码道越多,分辨率就越高,对于一个具有 N位二进制分辨率的编码器,其码盘必须有N条码道。目前国内已有16位的绝对编码器产品。
SEW编码器绝对式编码器是利用自然二进制或循环二进制(葛莱码)方式进行光电转换的。SEW编码器绝对式编码器与增量式编码器不同之处在于圆盘上透光、不透光的线条图形,绝对编码器可有若干编码,根据读出码盘上的编码,检测绝对位置。编码的设计可采用二进制码、循环码、二进制补码等。它的特点是:
1.2.1可以直接读出角度坐标的绝对值;
1.2.2没有累积误差;
1.2.3电源切除后位置信息不会丢失。但是分辨率是由二进制的位数来决定的,也就是说精度取决于位数,目前有10位、14位等多种。
1.3SEW编码器混合式绝对值编码器
SEW编码器混合式绝对值编码器,它输出两组信息:一组信息用于检测磁极位置,带有绝对信息功能;另一组则完全同增量式编码器的输出信息。
SEW编码器光电编码器是一种角度(角速度)检测装置,它将输入给轴的角度量,利用光电转换原理转换成相应的电脉冲或数字量,具有体积小,精度高,工作可靠,接口数字化等优点。它广泛应用于数控机床、回转台、伺服传动、机器人、雷达、军事目标测定等需要检测角度的装置和设备中。
2. SEW编码器光电编码器的应用电路
2.1 EPC-755A光电编码器的应用
EPC-755A光电编码器具备良好的使用性能,在角度测量、位移测量时抗干扰能力很强,并具有稳定可靠的输出脉冲信号,且该脉冲信号经计数后可得到被测量的数字信号。因此,我们在研制汽车驾驶模拟器时,对方向盘旋转角度的测量选用EPC-755A光电编码器作为传感器,其输出电路选用集电极开路型,输出分辨率选用360个脉冲/圈,考虑到汽车方向盘转动是双向的,既可顺时针旋转,也可逆时针旋转,需要对编码器的输出信号鉴相后才能计数。图2给出了光电编码器实际使用的鉴相与双向计数电路,鉴相电路用1个D触发器和2个与非门组成,计数电路用3片74LS193组成。
根据检测原理,SEW编码器可分为光学式、磁式、感应式和电容式。根据其刻度方法及信号输出形式,可分为增量式、绝对式以及混合式三种。
1.1增量式编码器
SEW编码器增量式编码器是直接利用光电转换原理输出三组方波脉冲A、B和Z相;A、B两组脉冲相位差90海佣煞奖愕嘏卸铣鲂较颍鳽相为每转一个脉冲,用于基准点定位。SEW编码器的优点是原理构造简单,机械平均寿命可在几万小时以上,抗干扰能力强,可靠性高,适合于长距离传输。其缺点是无法输出轴转动的绝对位置信息。
1.2SEW编码器绝对式编码器
绝SEW编码对编码器是直接输出数字量的传感器,在SEW编码器的圆形码盘上沿径向有若干同心码道,每条道上由透光和不透光的扇形区相间组成,相邻码道的扇区数目是双倍关系,码盘上的码道数就是它的二进制数码的位数,在码盘的一侧是光源,另一侧对应每一码道有一光敏元件;当码盘处于不同位置时,各光敏元件根据受光照与否转换出相应的电平信号,形成二进制数。这种编码器的特点是不要计数器,在转轴的任意位置都可读出一个固定的与位置相对应的数字码。显然,码道越多,分辨率就越高,对于一个具有 N位二进制分辨率的编码器,其码盘必须有N条码道。目前国内已有16位的绝对编码器产品。
SEW编码器绝对式编码器是利用自然二进制或循环二进制(葛莱码)方式进行光电转换的。SEW编码器绝对式编码器与增量式编码器不同之处在于圆盘上透光、不透光的线条图形,绝对编码器可有若干编码,根据读出码盘上的编码,检测绝对位置。编码的设计可采用二进制码、循环码、二进制补码等。它的特点是:
1.2.1可以直接读出角度坐标的绝对值;
1.2.2没有累积误差;
1.2.3电源切除后位置信息不会丢失。但是分辨率是由二进制的位数来决定的,也就是说精度取决于位数,目前有10位、14位等多种。
1.3SEW编码器混合式绝对值编码器
SEW编码器混合式绝对值编码器,它输出两组信息:一组信息用于检测磁极位置,带有绝对信息功能;另一组则完全同增量式编码器的输出信息。
SEW编码器光电编码器是一种角度(角速度)检测装置,它将输入给轴的角度量,利用光电转换原理转换成相应的电脉冲或数字量,具有体积小,精度高,工作可靠,接口数字化等优点。它广泛应用于数控机床、回转台、伺服传动、机器人、雷达、军事目标测定等需要检测角度的装置和设备中。
2. SEW编码器光电编码器的应用电路
2.1 EPC-755A光电编码器的应用
EPC-755A光电编码器具备良好的使用性能,在角度测量、位移测量时抗干扰能力很强,并具有稳定可靠的输出脉冲信号,且该脉冲信号经计数后可得到被测量的数字信号。因此,我们在研制汽车驾驶模拟器时,对方向盘旋转角度的测量选用EPC-755A光电编码器作为传感器,其输出电路选用集电极开路型,输出分辨率选用360个脉冲/圈,考虑到汽车方向盘转动是双向的,既可顺时针旋转,也可逆时针旋转,需要对编码器的输出信号鉴相后才能计数。图2给出了光电编码器实际使用的鉴相与双向计数电路,鉴相电路用1个D触发器和2个与非门组成,计数电路用3片74LS193组成。
SEW编码器是一个既能防止误脉冲又能提高分辨率的四倍频细分电路。在这里,SEW编码器采用了有记忆功能的D型触发器和时钟发生电路。由图4可见,每一道有两个D触发器串接,这样,在时钟脉冲的间隔中,两个Q端(如对应B道的74LS175的第2、7引脚)保持前两个时钟期的输入状态,若两者相同,则表示时钟间隔中无变化;否则,可以根据两者关系判断出它的变化方向,从而产生‘正向’或‘反向’输出脉冲。当某道由于振动在‘高’、‘低’间往复变化时,将交替产生‘正向’和‘反向’脉冲,这在对两个计数器取代数和时就可消除它们的影响(下面仪器的读数也将涉及这点)。由此可见,时钟发生器的频率应大于振动频率的可能最大值。由图4还可看出,在原一个脉冲信号的周期内,得到了四个计数脉冲。例如,原每圈脉冲数为1000的编码器可产生4倍频的脉冲数是4000个,其分辨率为0.09°。实际上,目前这类传感器产品都将光敏元件输出信号的放大整形等电路与传感检测元件封装在一起,所以只要加上细分与计数电路就可以组成一个角位移测量系统(7译码器)。
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