Un codificador es un dispositivo que compila y convierte señales (como flujos de bits) o datos en formas de señales que pueden usarse para comunicación, transmisión y almacenamiento. El codificador convierte el desplazamiento angular o el desplazamiento lineal en señales eléctricas. El primero se llama disco de código y el segundo se llama regla de código. Según el método de lectura, el codificador se puede dividir en dos tipos: tipo de contacto y tipo sin contacto; según el principio de funcionamiento, el codificador se puede dividir en dos tipos: tipo incremental y tipo absoluto. Los codificadores incrementales convierten el desplazamiento en señales eléctricas periódicas, luego convierten esta señal eléctrica en pulsos de conteo y usan el número de pulsos para representar el tamaño del desplazamiento. Cada posición del codificador absoluto corresponde a un determinado código digital, por lo que su indicación sólo está relacionada con las posiciones inicial y final de la medición, y no tiene nada que ver con el proceso intermedio de la medición. Introducción básica Nombre chino: Codificador Nombre extranjero: codificador Ámbito de aplicación: Función de codificación de computadora: Convertir forma de señal Clasificación principal, fallas comunes, instalación y uso, método de cableado, principio de funcionamiento, función principal, salida de señal, precauciones de selección, ventajas y desventajas. Clasificación principal Los codificadores se pueden clasificar de las siguientes maneras. 1. Clasificados según las diferentes formas de grabar el disco de código (1) Tipo incremental: emite una señal de pulso cada vez que gira una unidad de ángulo (también emite una señal de seno y coseno, y luego la subdivide para producir una mayor frecuencia de corte) pulso), generalmente las salidas de fase A, fase B, fase Z son salidas de pulso retrasadas por 1/4 de período entre sí según la relación de retardo, rotación hacia adelante y hacia atrás. se puede distinguir, y tomando los valores de la fase A y la fase B, los flancos ascendente y descendente se pueden multiplicar por 2 o 4, la fase Z es un pulso de una sola vuelta, es decir, se envía un pulso; por turno. Codificador (Figura 1) (2) Tipo de valor absoluto: Corresponde a una revolución. Cada ángulo de referencia emite un valor binario único correspondiente al ángulo. Se pueden registrar y medir múltiples posiciones a través de dispositivos externos de registro de vueltas. 2. Según el tipo de salida de señal, se divide en: salida de voltaje, salida de colector abierto, salida complementaria push-pull y salida de accionamiento de línea larga. 3. Clasificación según la forma de instalación mecánica del codificador (1) Tipo de eje: El tipo de eje se puede dividir en tipo de brida de sujeción, tipo de brida síncrona y tipo de instalación servo, etc. (2) Tipo de buje: El tipo de buje se puede dividir en tipo semihueco, tipo completamente hueco y tipo de gran diámetro. 4. Según el principio de funcionamiento del codificador, se puede dividir en: tipo fotoeléctrico, tipo magnetoeléctrico y tipo de cepillo de contacto. Fallas comunes 1. Falla del codificador en sí: se refiere a la falla de los componentes del codificador en sí, lo que hace que no pueda generar ni emitir formas de onda correctas. En este caso, es necesario reemplazar el codificador o reparar sus componentes internos. Codificador (Figura 2) 2. Falla en el cable de conexión del codificador: Este tipo de falla tiene la mayor probabilidad de ocurrir y se encuentra frecuentemente durante el mantenimiento, por lo que debe ser un factor de prioridad. Generalmente el cable del codificador está abierto, en cortocircuito o tiene mal contacto. En este caso, es necesario reemplazar el cable o el conector. También se debe prestar especial atención a si el cable está suelto y provoca una soldadura abierta o una rotura del circuito. En este caso, es necesario apretar el cable. 3. La fuente de alimentación de +5 V del codificador cae: significa que la fuente de alimentación de +5 V es demasiado baja, generalmente no inferior a 4,75 V. El motivo del bajo voltaje es la falla de la fuente de alimentación o la pérdida causada por el. Alta resistencia del cable de transmisión de energía. En este caso, es necesario inspeccionar la fuente de alimentación o reemplazar el cable. 4. Caídas de voltaje de la batería del codificador absoluto: esta falla generalmente tiene una alarma clara. En este momento, es necesario reemplazar la batería. Si se pierde la memoria de posición del punto de referencia, se debe realizar una operación de regreso al punto de referencia. Codificador (Figura 3) 5. El cable prohibido del cable del codificador no está conectado o se cae: esto introducirá señales de interferencia, hará que la forma de onda sea inestable y afectará la precisión de la comunicación. El cable prohibido debe estar soldado y conectado a tierra de manera confiable. 6. Instalación floja del codificador: este tipo de falla afectará la precisión del control de posición, hará que la desviación de posición exceda la tolerancia durante la parada y el movimiento, e incluso generará una alarma de sobrecarga del servosistema tan pronto como se encienda la máquina. atención a ello. 7. Contaminación por rejilla. Esto reducirá la amplitud de salida de la señal. Debe utilizar un algodón absorbente humedecido en alcohol anhidro para limpiar suavemente la contaminación del aceite. Instalación y uso Instalación mecánica y uso de codificadores rotativos absolutos: La instalación mecánica de codificadores rotativos absolutos incluye la instalación final de alta velocidad, la instalación final de baja velocidad y la instalación de dispositivos mecánicos auxiliares. Codificador (Figura 4) Instalación en el extremo de alta velocidad: Instalado en el extremo del eje del motor de potencia (o conexión de engranajes). La ventaja de este método es la alta resolución. Dado que el codificador multivuelta tiene 4096 vueltas, el número de rotaciones del motor está dentro del rango. este rango puede utilizar completamente el rango completo y mejorar la resolución. La desventaja es que después de que el objeto en movimiento pasa por el engranaje reductor, hay un error de espacio entre engranajes en el viaje de regreso. Posicionamiento de control de precisión, como control de espacio entre rodillos en laminado de acero.
Además, el codificador se instala directamente en el extremo de alta velocidad y la vibración del motor debe ser pequeña; de lo contrario, el codificador se dañará fácilmente. Instalación del extremo de baja velocidad: instalada después del engranaje reductor, como el extremo del eje del tambor del cable de elevación o el extremo del eje del último engranaje reductor. Este método no tiene espacio de ida y vuelta del engranaje, la medición es más directa y. la precisión es mayor. Este método generalmente mide el posicionamiento a larga distancia, como varios equipos de elevación, posicionamiento del carro de alimentación, etc. Instalaciones mecánicas auxiliares: Las más utilizadas son cremalleras, correas de cadena, ruedas de fricción, maquinaria recogedora de cables, etc. Método de cableado El codificador rotatorio es un dispositivo de medición rotatorio fotoeléctrico que convierte directamente el desplazamiento angular medido en una señal digital (señal de pulso de alta velocidad).
Los codificadores se pueden dividir según los principios de la señal, incluidos codificadores incrementales y codificadores absolutos.
Generalmente usamos un codificador incremental, que puede ingresar directamente la señal de pulso de salida del codificador rotatorio al PLC, y usamos el contador de alta velocidad del PLC para contar la señal de pulso y obtener el resultado de la medición. . Los diferentes modelos de codificadores rotativos tienen diferentes números de fases de pulso de salida. Algunos codificadores rotativos emiten pulsos trifásicos A, B y Z, algunos solo tienen dos fases A y B, y el más simple solo tiene una fase.
El codificador tiene 5 cables, 3 de los cuales son líneas de salida de pulsos, 1 es una línea de terminal COM y 1 es una línea de alimentación (tipo de salida de puerta OC). La fuente de alimentación del codificador puede ser una fuente de alimentación externa o se puede utilizar directamente la fuente de alimentación DC24V del PLC. El extremo "-" de la fuente de alimentación debe conectarse al extremo COM del codificador y el extremo "+" debe conectarse al extremo de alimentación del codificador. El extremo COM del codificador está conectado al extremo COM de entrada del PLC. Las líneas de salida de pulsos bifásicos A, B y Z están conectadas directamente al extremo de entrada del PLC A y B son pulsos con una diferencia de fase. de 90 grados La señal de fase Z gira una vez que gira el codificador. Solo hay un pulso en el círculo, que generalmente se usa como base para el punto cero. Al realizar la conexión, preste atención al tiempo de respuesta de la entrada del PLC. El codificador rotatorio también tiene una línea prohibida. Al usarlo, la línea prohibida debe estar conectada a tierra para mejorar la antiinterferencia.
Codificador----------PLC
A-----------------X0
B------------------X1
Z------------------X2
+24V------------+24V
COM------------- -24V---- - ------COM El principio de funcionamiento consiste en un disco de código fotoeléctrico con un eje en el centro. Tiene líneas anulares abiertas y oscuras grabadas. Es leído por dispositivos fotoeléctricos de transmisión y recepción para obtener cuatro conjuntos de ondas sinusoidales. señales y combinarlas en A, B, C, D, cada onda sinusoidal tiene una diferencia de fase de 90 grados (en relación con un ciclo es de 360 grados. Invertir las señales C y D y superponerlas a las fases A y B puede mejorar). la señal estable, además, cada rotación emite un pulso de fase Z para representar la posición de referencia cero. Codificador (Figura 5) Dado que las fases A y B están separadas 90 grados, la rotación hacia adelante y hacia atrás del codificador se puede determinar comparando si la fase A está al frente o la fase B está al frente. A través del pulso cero, el cero del codificador. posición de referencia. Los materiales del disco codificador incluyen vidrio, metal y plástico. El disco codificador de vidrio se deposita con líneas grabadas muy finas en el vidrio. Tiene buena estabilidad térmica y alta precisión. El disco codificador de metal está grabado directamente con paso y sin paso. -Pasa líneas y no es fácil de romper. Sin embargo, dado que el metal tiene un cierto espesor, la precisión es limitada y su estabilidad térmica es un orden de magnitud peor que la del vidrio. Los discos de código de plástico son económicos y tienen un bajo costo, pero. su precisión, estabilidad térmica y vida útil son peores. Resolución - Se llama resolución al número de líneas abiertas u oscuras que proporciona el codificador por cada 360 grados de rotación, también llamado división de resolución, o directamente llamado número de líneas, generalmente entre 5 y 10.000 líneas por revolución. Su función principal es un sensor giratorio que convierte el desplazamiento rotacional en una serie de señales de pulso digitales. Estos pulsos se pueden usar para controlar el desplazamiento angular. Si el codificador se combina con una cremallera o un tornillo, también se puede usar para medir en línea recta. Líneas. Codificador (Figura 6) La señal eléctrica generada por el codificador es procesada por CNC, controlador lógico programable PLC, sistema de control, etc. Estos sensores se utilizan principalmente en las siguientes áreas: máquinas herramienta, procesamiento de materiales, sistemas de retroalimentación de motores y equipos de medición y control. La conversión del desplazamiento angular en el codificador ELTRA utiliza el principio de escaneo fotoeléctrico. El sistema de lectura se basa en la rotación de un disco graduado radial que consta de ventanas de visualización alternas, luminosas y opacas.
Este sistema utiliza una fuente de luz infrarroja que brilla verticalmente, de modo que la luz proyecta la imagen de la placa sobre la superficie de un receptor, que está cubierto por una rejilla, llamada colimador, y tiene la misma ventana de visualización que el disco óptico. El trabajo del receptor es detectar los cambios de luz producidos por la rotación del disco y luego convertir los cambios de luz en cambios eléctricos correspondientes. Generalmente, el codificador rotatorio también puede recibir una señal de velocidad, y esta señal debe retroalimentarse al convertidor de frecuencia para ajustar los datos de salida del convertidor de frecuencia. Fenómeno de falla: 1. Cuando el codificador rotatorio está roto (sin salida), el inversor no puede funcionar normalmente y se vuelve muy lento. Después de un tiempo, el inversor está protegido y muestra "PG desconectado"... Sólo la acción combinada puede funcionar. Para hacer que la señal eléctrica aumente a un nivel más alto y produzca un pulso de onda cuadrada sin ninguna interferencia, esto debe ser procesado mediante circuitos electrónicos. Cableado del codificador PG y vector de parámetros El método de conexión entre el inversor y el codificador PG debe corresponder al modelo del codificador PG. En términos generales, el modelo de codificador PG se divide en tres tipos: salida diferencial, salida de colector abierto y salida push-pull. El método de transmisión de señal debe tener en cuenta la interfaz de la tarjeta PG del inversor, así que elija el modelo o conjunto de tarjeta PG adecuado. Los codificadores generalmente se dividen en tipos incrementales y absolutos, y tienen la mayor diferencia: en el caso de los codificadores incrementales, la posición está determinada por el número de pulsos calculados a partir de la marca cero, mientras que la posición del codificador absoluto. está determinado por la lectura del código de salida. La lectura del código de salida es única para cada posición durante una revolución, por lo tanto, cuando se desconecta la alimentación, el codificador absoluto no se separa de la posición real; Si se vuelve a encender la alimentación, la lectura de posición sigue siendo actual y válida, a diferencia de un codificador incremental donde se debe encontrar una marca cero. Codificador (Figura 7) Los fabricantes de codificadores producen una serie completa, que generalmente son dedicados, como codificadores específicos para ascensores, codificadores específicos para máquinas herramienta, codificadores específicos para servomotores, etc., y todos los codificadores son inteligentes. Hay varios paralelos. Interfaces que pueden comunicarse con otros dispositivos. Un codificador es un dispositivo que convierte el desplazamiento angular o el desplazamiento lineal en señales eléctricas. La primera se convierte en la placa de código y la segunda se llama regla de código. Según el método de lectura, los codificadores se pueden dividir en dos tipos: tipo de contacto y tipo sin contacto. El tipo de contacto utiliza una salida de cepillo, y un cepillo hace contacto con el área conductora o el área aislante para indicar si el estado del código es "1" o "0"; el elemento sensible receptor del tipo sin contacto es un elemento fotosensible o un; Elemento sensible magnético Cuando se utiliza un elemento fotosensible, el área transparente y el área opaca indican si el estado del código es "1" o "0". Según el principio de funcionamiento, los codificadores se pueden dividir en dos categorías: incrementales y absolutos. Los codificadores incrementales convierten el desplazamiento en señales eléctricas periódicas, luego convierten esta señal eléctrica en pulsos de conteo y usan el número de pulsos para representar el tamaño del desplazamiento. Cada posición del codificador absoluto corresponde a un determinado código digital, por lo que su indicación sólo está relacionada con las posiciones inicial y final de la medición, y no tiene nada que ver con el proceso intermedio de la medición. Codificador (Figura 8) El codificador incremental giratorio emite pulsos cuando gira y su posición se conoce a través del dispositivo de conteo. Cuando el codificador no se mueve o tiene un corte de energía, depende de la memoria interna del dispositivo de conteo para recordar el. posición. De esta manera, después de un corte de energía, el codificador no puede moverse de ninguna manera cuando se enciende la alimentación, no debe haber interferencias ni pérdida de pulsos durante el pulso de salida del codificador. De lo contrario, el punto cero de la memoria del dispositivo de conteo. se compensará, y esta compensación ocurrirá. No hay forma de saber la cantidad de movimiento, solo se puede saber después de que ocurren resultados de producción erróneos. La solución es agregar un punto de referencia. Cada vez que el codificador pasa el punto de referencia, la posición de referencia se corrige en la posición de memoria del dispositivo de conteo. Antes del punto de referencia, no se puede garantizar la precisión de la posición. Por esta razón, en el control industrial existen métodos como buscar primero el punto de referencia para cada operación y encontrar el cambio al encender la máquina. Un codificador de este tipo está determinado por la posición mecánica de la rueda de códigos y no se ve afectado por cortes de energía ni interferencias. La unicidad de cada posición del codificador absoluto está determinada por la posición mecánica. No es necesario recordarla, no es necesario encontrar un punto de referencia y no es necesario seguir contando. Siempre que necesite conocer la posición, puede hacerlo. leer su posición. De esta forma, se mejoran enormemente las características antiinterferencias del codificador y la fiabilidad de los datos. Dado que los codificadores absolutos son obviamente mejores que los codificadores incrementales en términos de posicionamiento, se han utilizado cada vez más en el posicionamiento de control industrial.
Debido a su alta precisión, el codificador absoluto tiene una gran cantidad de dígitos de salida. Si aún se usa la salida en paralelo, cada una de sus señales de salida debe estar bien conectada. Para condiciones de trabajo más complejas, debe estar aislada y el número de conexiones. Los núcleos del cable son grandes, lo que genera muchos inconvenientes y reduce la confiabilidad. Por lo tanto, los codificadores absolutos con tipos de salida de varios dígitos generalmente usan salida en serie o salida de tipo bus. La salida en serie más utilizada de los codificadores absolutos producidos en Alemania es SSI (. salida serie síncrona). Encoder (Fig. 9) Encoder absoluto multivuelta. Los fabricantes de codificadores utilizan el principio de la maquinaria de engranajes de reloj. Cuando el disco de código central gira, otro conjunto de discos de código (o múltiples conjuntos de engranajes, múltiples conjuntos de discos de código) se transmiten a través del engranaje y el número de vueltas aumenta según. la codificación de una sola vuelta para ampliar el rango de medición del codificador, dicho codificador absoluto se denomina codificador absoluto de múltiples vueltas. También está codificado por una posición mecánica, y cada posición está codificada de forma única y no es necesario. recordado. Otra ventaja del codificador multivuelta es que, debido a su amplio rango de medición, suele ser más práctico de usar. De esta manera, no es necesario molestarse en encontrar el punto cero durante la instalación. Simplemente utilice una posición intermedia como punto. Punto de partida, lo que simplifica enormemente la dificultad de instalación y depuración. Los codificadores absolutos multivueltas tienen ventajas obvias en el posicionamiento de longitud y se han utilizado cada vez más en el posicionamiento de control industrial. Salida de señal La salida de señal incluye onda sinusoidal (corriente o voltaje), onda cuadrada (TTL, HTL), colector abierto (PNP, NPN), tipo push-pull, entre los cuales TTL es un accionamiento diferencial de línea larga (simétrico A, A- ;B,B-;Z,Z-), HTL también se llama salida push-pull y push-pull. La interfaz del dispositivo receptor de señal del codificador debe corresponder al codificador. Codificador (Figura 10) Conexión de señal: la señal de pulso del codificador generalmente está conectada al contador, al PLC y a la computadora. Los módulos que conectan el PLC y la computadora se dividen en módulos de baja velocidad y módulos de alta velocidad, y la conmutación. La frecuencia es baja o alta. Como la conexión monofásica, utilizada para contar en una dirección y medir la velocidad en una dirección. La conexión bifásica A.B se utiliza para contar hacia adelante y hacia atrás, juzgar hacia adelante y hacia atrás y medir la velocidad. Conexión trifásica A, B, Z, utilizada para medición de posición con corrección de posición de referencia. Conexión A, A, B, B, Z, Z, debido a la conexión con señales negativas simétricas, el campo electromagnético aportado por la corriente al cable es 0, con la atenuación más pequeña, la mejor antiinterferencia y puede transmitirse a una distancia mayor. Para codificadores TTL con salida de señal negativa simétrica, la distancia de transmisión de la señal puede ser de hasta 150 metros. Para codificadores HTL con salida de señal negativa simétrica, la distancia de transmisión de la señal puede ser de hasta 300 metros. Notas sobre la selección del modelo: Preste atención a tres parámetros: 1. Dimensiones de la instalación mecánica: incluido el tope de posicionamiento, el diámetro del eje, la posición del orificio de instalación; el volumen del espacio de instalación; 2. Resolución: es decir, el número de pulsos emitidos por revolución cuando el codificador está funcionando, si cumple con los requisitos de precisión del diseño. 3. Interfaz eléctrica: los modos de salida del codificador comunes incluyen salida push-pull (formato HTL tipo F), salida de voltaje (E), colector abierto (C, C común es salida de tubo tipo NPN, C2 es salida de tubo tipo PNP), largo- salida del controlador de línea. Su modo de salida debe coincidir con el circuito de interfaz de su sistema de control. Ventajas y desventajas Ventajas de los codificadores fotoeléctricos: Tamaño pequeño, precisión, la resolución puede ser muy alta, sin contacto y sin desgaste; el mismo tipo puede detectar tanto el desplazamiento angular como el desplazamiento lineal con la ayuda de un dispositivo de conversión fotoeléctrico absoluto de múltiples vueltas; codificador Puede detectar desplazamiento lineal en un largo rango (como multivuelta de 25 bits). Larga vida útil, fácil instalación, rica interfaz y precio razonable. La tecnología madura se ha utilizado ampliamente en el país y en el extranjero hace muchos años. Desventajas: es preciso pero requiere altos requisitos de protección para uso en exteriores y en entornos hostiles; la medición del desplazamiento lineal requiere conversión mediante dispositivos mecánicos y los errores causados por espacios mecánicos deben eliminarse, lo que dificulta el deslizamiento al detectar objetos en órbita; Ventajas del codificador absoluto de rejilla magnética estática: tamaño moderado, medición directa del desplazamiento lineal, codificación digital absoluta, sin límite en el rango teórico, sin contacto, sin desgaste, resistente a ambientes hostiles, se puede utilizar a 1000 metros bajo el agua; , varios métodos de medición; El precio es aceptable. Desventajas: La resolución de 1 mm no es alta; se deben utilizar diferentes variedades para medir líneas rectas y ángulos; no es adecuada para la detección de desplazamientos en lugares pequeños (más de 260 mm).