光電編碼器使用原理
2010-04-07 14:06:32
光電編碼器,是一種通過(guò)光電轉(zhuǎn)換將輸出軸上的機(jī)械幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量的傳感器。光電編碼器每轉(zhuǎn)輸出600個(gè)脈沖,五線制。其中兩根為電源線,三根為脈沖線(A相、B相、Z)。電源的工作電壓為 （+5～+24V）直流電源。光電編碼器是由光柵盤和光電檢測(cè)裝置組成。光柵盤是在一定直徑的圓板上等分地開通若干個(gè)長(zhǎng)方形孔。由于光電碼盤與電動(dòng)機(jī)同軸,電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí),光柵盤與電動(dòng)機(jī)同速旋轉(zhuǎn),經(jīng)發(fā)光二極管等電子元件組成的檢測(cè)裝置檢測(cè)輸出若干脈沖信號(hào),其原理示意圖如圖1所示;通過(guò)計(jì)算每秒光電編碼器輸出脈沖的個(gè)數(shù)就能反映當(dāng)前電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。此外,為判斷旋轉(zhuǎn)方向,碼盤還可提供相位相差90º的兩路脈沖信號(hào)。
工作原理:當(dāng)光電編碼器的軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)A、B兩根線都產(chǎn)生脈沖輸出,A、B兩相脈沖相差90度相位角,由此可測(cè)出光電編碼器轉(zhuǎn)動(dòng)方向與電機(jī)轉(zhuǎn)速。如果A相脈沖比B相脈沖超前則光電編碼器為正轉(zhuǎn),否則為反轉(zhuǎn).Z線為零脈沖線,光電編碼器每轉(zhuǎn)一圈產(chǎn)生一個(gè)脈沖.主要用作計(jì)數(shù)。A線用來(lái)測(cè)量脈沖個(gè)數(shù),B線與A線配合可測(cè)量出轉(zhuǎn)動(dòng)方向.
N為電機(jī)轉(zhuǎn)速
Δn=ND測(cè)-ND理
例如:我們車的速度為1.5m/s,輪子的直徑220mm,C=D*Pi,電機(jī)控制在21.7轉(zhuǎn)/秒,根據(jù)伺服系統(tǒng)的指標(biāo), 設(shè)電機(jī)轉(zhuǎn)速為1500轉(zhuǎn)/分,故可求得當(dāng)ND=21.7*60=130轉(zhuǎn)/分時(shí),光碼盤每秒鐘輸出的脈沖數(shù)為：
PD=130×600/60=1300個(gè)脈沖
當(dāng)測(cè)出的脈沖個(gè)數(shù)與計(jì)算出的標(biāo)準(zhǔn)值有偏差時(shí),可根據(jù)電壓與脈沖個(gè)數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系計(jì)算出輸出給伺服系統(tǒng)的增量電壓△U,經(jīng)過(guò)D/A轉(zhuǎn)換,再計(jì)算出增量脈沖個(gè)數(shù),等下減去。
當(dāng)運(yùn)行時(shí)間越長(zhǎng)路線越長(zhǎng),離我們預(yù)制的路線偏離就多了。這時(shí)系統(tǒng)起動(dòng)位置環(huán),通過(guò)不斷測(cè)量光電編碼器每秒鐘輸出的脈沖個(gè)數(shù),并與標(biāo)準(zhǔn)值PD（理想值）進(jìn)行比較,計(jì)算出增量△P并將之轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的D/A輸出數(shù)字量,通過(guò)控制器減少輸個(gè)電機(jī)的脈沖個(gè)數(shù),在原來(lái)輸出電壓的基礎(chǔ)上減去增量,迫使電機(jī)轉(zhuǎn)速降下來(lái),當(dāng)測(cè)出的△P近似為零時(shí)停止調(diào)節(jié),這樣可將電機(jī)轉(zhuǎn)速始終控制在允許的范圍內(nèi)。
