【文章內(nèi)容簡介】 0的方法，給客戶帶來了方便，所以，也不要太迷信進口的，我們有的功能和服務(wù)，是可以做的比進口更好的。上篇，今天講講編碼器的電子開關(guān)頻率在增量型編碼器的選型中，還有個重要的問題就是開關(guān)頻率問題，無論是編碼器還是接收設(shè)備，這都是一個重要的參數(shù)。前面介紹了，增量編碼器碼盤是由很多光柵刻線組成的，有兩個（或4個的）光眼讀取A,B信號的，刻線的密度決定了這個增量型編碼器的分辨率，而編碼器讀取并輸出這個刻線的頻率稱為電子開關(guān)頻率，由于受光學(xué)器件與電子放大器件的限制，對于每個增量型編碼器，這個頻率fmax是有上限的。就好比火車，啟動時慢慢開，我們還能辨別車窗內(nèi)的旅客，開得快了，我們只能看到一節(jié)節(jié)車皮了。以f來表示開關(guān)頻率，n來表示轉(zhuǎn)速，Z來表示分辨率（每圈脈沖數(shù)），其關(guān)系如圖：fmax就是編碼器參數(shù)給出的最大電子開關(guān)頻率，由此可以計算出在選不同的分辨率下，可以得到的最大工作轉(zhuǎn)速，注意，一般編碼器也有一個最大機械轉(zhuǎn)速參數(shù)，那是指編碼器的軸承等機械可以承受的轉(zhuǎn)速。在接收設(shè)備端，同樣由于受電子器件的限制，有一個頻率上限問題，這就是大家經(jīng)常提到的普通計數(shù)模塊與高速計數(shù)模塊問題，以提供的公式，計算出接收設(shè)備所需要的電子頻率，正確選型，以確保信號讀取的準(zhǔn)確。特別需要說明的是，并不是接收設(shè)備的開關(guān)頻率越高越好，頻率越高，接收設(shè)備對信號的頻寬開的門就越大，抗干擾問題就越嚴(yán)重了，我曾經(jīng)接到一個用戶的電話，在汽車廠的運動控制系統(tǒng)中，接收的運動控制卡的接收頻率是1MHz，其現(xiàn)場的抗干擾問題就困惑了他很長時間。絕對值編碼器的開關(guān)頻率與增量值編碼器的開關(guān)頻率的不同：絕對值編碼器也有開關(guān)頻率參數(shù)（或稱響應(yīng)頻率），包括其接收設(shè)備，絕對值編碼器也有工作轉(zhuǎn)速參數(shù)，但是，絕對值編碼器的開關(guān)頻率與增量型編碼器的開關(guān)頻率在理解的概念上有根本的不同！增量值編碼器轉(zhuǎn)速高于最高工作轉(zhuǎn)速，超出頻率，信號就會丟失，而產(chǎn)生不可恢復(fù)的錯誤，須重新找參考點。而絕對值編碼器的轉(zhuǎn)速如高于可讀取的最高轉(zhuǎn)速，信號讀取只是當(dāng)前的精度性錯誤，（編碼器低位的分辨率最高的碼道幾位不準(zhǔn)確，其高位的碼道刻線密度不高，讀取不受影響），等轉(zhuǎn)速下來，其自動恢復(fù)，不需要再找參考點；同時絕對值編碼器的信號輸出頻率是其固有的刷新頻率，與轉(zhuǎn)速的快慢無關(guān)，這是與增量值編碼器有根本不同的，這是絕對值編碼器又一個突出的優(yōu)點。所以，絕對值編碼器可用于短時間的高速狀態(tài)。顯然，這個限制同時與分辨率（刻線的密度）、轉(zhuǎn)速（刻線的變化速度）有關(guān)。類別：默認(rèn)分類 | 評論(0) | 瀏覽(83 ) 增量編碼器信號的連接（一）信號的匹配形式 20090319 13:32 信號輸出的匹配：增量編碼器的連接，首先最重要的是清楚編碼器的信號輸出形式與接收設(shè)備的匹配問題。選編碼器或選接收設(shè)備一定要兩者信號形式的匹配。增量編碼器的信號輸出從波形上看，分正余弦輸出（sin/cos）與方波輸出兩種。（圖）1．正余弦輸出（sin/cos)的信號是模擬量變化的信號周期，又分電壓輸出1Vpp和電流輸出11uApp，這兩種輸出一般PLC都沒有接口，大部分是連接專用的運動控制卡，其內(nèi)部可做細(xì)分而獲得更高的分辨率和動態(tài)特性，也有連接專用的細(xì)分盒再細(xì)分后輸出方波的，選型時搞清楚是電壓輸出還是電流輸出（現(xiàn)在大部分是電壓輸出了）。2．方波輸出的也有分集電極開路輸出（NPN或PNP）、電壓輸出、差分長線驅(qū)動、推挽式輸出等。2．1集電極開路輸出就是類晶體管放大電路，三極管放大集電極開路輸出，依據(jù)三極管的極性，分NPN與PNP ，后接收設(shè)備選型要匹配不可選錯，這種輸出電路簡單經(jīng)濟，但選型面窄，傳遞距離根據(jù)放大管有遠(yuǎn)有近，但總體傳遞距離不遠(yuǎn)，且保護不夠，較易損壞，大部分用在單機設(shè)備上而不是工程項目中。這種輸出的電壓依據(jù)供電，有5—12V 輸出和1224V 輸出，這也要搞清楚才能確保信號的連接。 2．2電壓輸出，就是在集電極開路輸出的反相增加一個電阻，構(gòu)成一個極性是PNP或NPN ,而另一個極性是電壓，實際上就是NPN+電壓或PNP+電壓，這是針對是PNP的或NPN的形式的接收設(shè)備的一種權(quán)宜，便于兩者都可以連接，但現(xiàn)在這種電壓接口往往已經(jīng)做在了經(jīng)濟型PLC上了，如果是那樣的PLC ，還是應(yīng)該直接選集電極開路輸出的，或電壓型的極性相當(dāng)?shù)木幋a器，因為如果選電壓輸出型的編碼器PNP+電壓的，而連接的PLC是NPN+電壓的，就會有漏電流而產(chǎn)生錯誤。2．3差分長線驅(qū)動（line drive）,（有的歐洲的編碼器用TTL5V來表示，是相對于后面介紹的HTL的），這是一種差分放大電路，大部分是5V，提供A+、B+、Z+及其180度反相的A、B、Z，讀取時，以A+與A的差分值讀取，對于共摸干擾有抑制作用，傳遞距離較遠(yuǎn)，由于抗干擾能力較強，在運動控制（數(shù)控機床）中用得較多。2．4推挽式放大，有的歐洲的編碼器用HTL表示，其相當(dāng)于NPN+PNP的推挽放大，而且大部分有標(biāo)準(zhǔn)的集成放大電路，根據(jù)供電，輸出有10—30V，對于接收設(shè)備的兼容性強，信號強而穩(wěn)定，如果再有與差分長線驅(qū)動一樣有反相信號的話，因信號電壓高，傳遞最遠(yuǎn)，差分傳遞及接收，抗干擾最好，工程項目或大型設(shè)備中，首選推挽式輸出，而在較遠(yuǎn)傳遞或大變頻電機工況下，又要選具有反相輸出的推挽式輸出編碼器（例如ABB變頻控制器，就有這樣的接口：A+/A,B+/B,Z+/Z）。增量編碼器的分辨率、倍頻與細(xì)分 20090319 13:12增量編碼器的分辨率、倍頻與細(xì)分。 前面介紹了，增量編碼器碼盤是由很多光柵刻線組成的，有兩個（或4個,以后討論4個光眼的）光眼讀取A,B信號的，刻線的密度決定了這個增量型編碼器的分辨率，也就是可以分辨讀取的最小變化角度值。代表增量編碼器的分辨率的參數(shù)是PPR,也就是每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)，例如每圈刻線360線,A，B每圈各輸出360個脈沖，分辨率參數(shù)就是360PPR。那么這個編碼器可分辨的最小角度變化量是多少度呢？就是1度嗎？增量編碼器的A/B輸出的波形一般有兩種，一種是有陡直上升沿和陡直下降沿的方波信號，一種是緩慢上升與下降，波形類似正弦曲線的Sin/Cos曲線波形信號輸出，A與B相差1/4T周期90度相位，如果A是類正弦Sin曲線，那B就是類余弦Cos曲線。對于方波信號，A,B兩相相差90度相（1/4T），這樣，在0度相位角，90度，180度，270度相位角,這四個位置有上升沿和下降沿，這樣,實際上在1/4T方波周期就可以有角度變化的判斷，這樣1/4的T周期就是最小測量步距，通過電路對于這些上升沿與下降沿的判斷,可以4倍于PPR讀取角度的變化,這就是方波的四倍頻。這種判斷，也可以用邏輯來做，0代表低，1代表高，A/B兩相在一個周期內(nèi)變化是0 0，0 1，1 1，1 0 。這種判斷不僅可以4倍頻，還可以判斷旋轉(zhuǎn)方向。那么，方波信號的最小分辨角度=360度/(4xPPR)。前面的問題：一個方波A/B輸出360PPR的增量編碼器，最小分辨角度=。嚴(yán)格地講，方波最高只能做4倍頻，雖然有人用時差法可以分的更細(xì)，但那基本不是增量編碼器推薦的，更高的分頻要用增量脈沖信號是SIN/COS類正余弦的信號來做，后續(xù)電路可通過讀取波形相位的變化，用模數(shù)轉(zhuǎn)換電路來細(xì)分，5倍、10倍、20倍，甚至100倍以上，分好后再以方波波形輸出（PPR）。分頻的倍數(shù)實際是有限制的，首先，模數(shù)轉(zhuǎn)換有時間響應(yīng)問題，模數(shù)轉(zhuǎn)換的速度與分辨的精確度是一對矛盾，不可能無限細(xì)分，分的過細(xì)，響應(yīng)與精準(zhǔn)度就有問題；其次，原編碼器的刻線精度，輸出的類正余弦信號本身一致性、波形完美度是有限的，分的過細(xì)，只會把原來碼盤的誤差暴露得更明顯，而帶來誤差。細(xì)分做起來容易，但要做好卻很難，其一方面取決于原始碼盤的刻線精度與輸出波形完美度，另一方面取決于細(xì)分電路的響應(yīng)速度與分辨精準(zhǔn)度。例如，德國海德漢的工業(yè)編碼器，推薦的最佳細(xì)分是20倍，更高的細(xì)分是其推薦的精度更高的角度編碼器，但旋轉(zhuǎn)的速度是很低的。我公司提供的IDE弦波細(xì)分倍頻分割器，可提供5，10，20，25，最高到100倍的正余弦波細(xì)分倍頻。一個增量編碼器細(xì)分后輸出A/B/Z方波的，還可以再次4倍頻，但是請注意，細(xì)分對于編碼器的旋轉(zhuǎn)速度是有要求的，一般都較低。另外，如原始碼盤的刻線精度不高、波形不完美，或細(xì)分電路本身的限制，細(xì)分也許會波形嚴(yán)重失真，大小步，丟步等，選用及使用時需注意。前面的問題：一個正余弦A/B輸出360PPR的增量編碼器，（如果25倍分頻，且原始碼盤精度有保證）。有些增量編碼器，其原始刻線可以是2048線（2的11次方，11位），通過16倍（4位）細(xì)分，得到15位PPR ,再次4倍頻(2位)，得到了17位(Bit)的分辨率，這就是有些日系編碼器的17位高位數(shù)編碼器的得來了，它一般就用“位,Bit”來表達分辨率了。這種日系的編碼器在較快速度時，內(nèi)部仍然要用未細(xì)分的低位信號