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【图】光栅尺与旋转编码器的应用说明

来源:电工天下   编辑:小电工发布时间:2015-10-29 20:29:25

光栅尺与旋转编码器的应用说明

光栅尺

一、光栅尺

光栅尺测量系统由光源、透镜、标尺光栅、指示光栅、光敏元件和信号处理电路组成。

通常情况下,除标尺光栅与工作台装在一起随工作台移动外,光源、透镜、标尺光栅、指示光栅、光敏元件和信号处理电路均装在一个壳体内,做成一个独立部件固定在机床上。

这个部件称为光栅的读数头,其作用是将莫尔条纹的信号转换成所需的电脉冲信号。

当标尺光栅随工作台一起移动时,光源通过聚光镜后,透过标尺光栅和指示光栅形成忽明忽暗的莫尔条纹;光敏元件把光信号转换成电信号,然后通过信号处理电路的放大、整形、鉴相、倍频后输出或显示。

为了测量转向,至少要放置两个光敏元件,两者相距 1/4 莫尔条纹间距,这样当莫尔条纹移动时,会得到两路信号相位相差π /2 的波形;将输出信号送入鉴向电路,即可判断移动方向。

旋转编码器

二、旋转编码器

旋转编码器是一种角位移传感器,分为光电式、接触式和电磁式三种,光电式旋转编码器是闭环控制系统中最常用的位置传感器。

旋转编码器可分为增量式编码器和绝对式编码器两种。光电式增量编码器测量系统由光源、聚光镜、光电码盘、光电码盘狭缝、光栏板、光敏元件和信号处理电路组成。

当光电码盘随工作轴一起转动时,光源通过聚光镜,透过光电码盘和光栏板形成忽明忽暗的光信号,光敏元件将光信号转换成电信号,然后通过信号处理电路的整形、放大、分频、计数、译码后输出或显示。

为了测量旋转方向,光栏板的两个狭缝距离应为 m + (1/4) τ ( τ为码盘两个狭缝之间的距离,即节距, m 为任意整数 ) ,这样,两个光敏元件的输出信号就相差了π /2 相位;将输出信号送入鉴相电路,即可判断码盘的旋转方向。

三、旋转编码器、光栅尺怎样与plc高速计数器合理匹配

半国产化的MHM-02A/B型双高速光栅隔离耦合器接口模块和MHM-06双高速差模信号转换器接口模块,而且分别还有多种输入输出方式可以组合,可以满足国内外现有各种形式的旋转编码器、光栅尺与各种品牌PLC控制器匹配的要求。

它已经在许多PLC数控系统上,尤其是在那些“问题系统”上、和在老系统进行数控改造项目上,实际应用得到了验证。使许多项目控制精度和稳定可靠性有非常显著提高,使理论设计精度与实际得到的效果完全吻合。好接口的确是“多”而不“余”着实能解决掉问题,起到了事半功倍立竿见影的效果。

旋转编码器是用来测量转速并配合PWM技术可以实现快速调速的装置,光电式旋转编码器通过光电转换,可将输出轴的角位移、角速度等机械量转换成相应的电脉冲以数字量输出(REP)。它分为单路输出和双路输出两种。技术参数主要有每转脉冲数(几十个到几千个都有),和供电电压等。单路输出是指旋转编码器的输出是一组脉冲,而双路输出的旋转编码器输出两组A/B相位差90度的脉冲,通过这两组脉冲不仅可以测量转速,还可以判断旋转的方向。

光栅尺,也称为光栅尺位移传感器(光栅尺传感器),是利用光栅的光学原理工作的测量反馈装置。光栅尺经常应用于数控机床的闭环伺服系统中,可用作直线位移或者角位移的检测。其测量输出的信号为数字脉冲,具有检测范围大,检测精度高,响应速度快的特点。

高速计数器是指能计算比普通扫描频率更快的脉冲信号,它的工作原理与普通计数器类似,只是计数通道的响应时间更短,一般以KHZ的频率来计数,比如精度是20KHZ等。高速计数器的当前值是一个双字长(32位)的整数,且为只读。在S7-200 PLC中,常以HCO等来表示和计算。

四、如何解决旋转编码器、光栅尺与PLC控制器之间转换接
   
将光源、圆型的旋转编码盘(编码盘的线数有360线到2400线数分歧)和光电检测器件等组合在一起组成的凡是称光电旋转编码器,码盘的线数决议了旋转角精度。一样两块长光栅(动尺和定尺)光栅的单元密度也决议了其单元精度,与光电检测器件等组合在一起组成的光栅传感器凡是称为光栅尺。

旋转编码器每旋转一格光栅角,每个光栅电旌旗灯号对应一个旋转角或光栅尺每输出一个电旌旗灯号,动尺移动一个栅距,输出电旌旗灯号便变化一个周期,经由过程对旌旗灯号变化周期的丈量来测出动就与定就职相对位移。今朝使用的光电旋转编码器与光栅尺的输出旌旗灯号一般有两种形式,一是相位角相差90o的2路方波旌旗灯号,二是相位依次相差90o的4路正弦旌旗灯号。这些旌旗灯号的空间位置周期为W。

针对输出方波旌旗灯号的光栅进行计数,而对于输出正弦波旌旗灯号的光栅,经过整形可变为方波旌旗灯号输出进行计数。就能够检测。输出方波的旋转编码器、光栅尺有A相、B相和Z相三个电旌旗灯号,A相旌旗灯号为主旌旗灯号,B相为副旌旗灯号,两个旌旗灯号周期不异,均为W,相位差90o。Z旌旗灯号可以作为较准旌旗灯号以消除累积误差。

随着控制精度的要求提高,自动化控制的越来越普及。自然PLC运用得也就越来越普遍,是以对分歧性能功能组件间的毗连也提出了更高的接口要求。MHM-02、03型高速光栅隔离器就是一款性能很是优秀的为旋转编码器、光栅尺与PLC控制器之间转换接口,同时可以对于输出正弦波旌旗灯号的光栅,经过整形变为方波旌旗灯号输出。现已普遍的运用到许多进口的、国产的旋转编码器、光栅尺与许多进口的、国产的分歧类型PLC上。为此出格为自动化进程控制系统推荐
特点:FEATURES MHM-02型、MHM-03C型品

A. MHM-02型高速光栅隔离器(光电耦合器)可以运用于包括微处置器系统TTL与PLC之间数据高速传输转换接口(如解决雷诺德旋转编码器输出与PLC控制器之间转换接口、运用于西门子FM350-2高速计数模块)、电念头数字光电编码器、光栅尺与PLC控制器之间转换接口、变频器脉冲旌旗灯号与PLC控制器之间的旌旗灯号传输、数据输进/输出转换接口、微处置器系统和计较机外设接口、还出格适用于机电控制运用等领域。

尤其是能克服工控系统复杂的现场情况下的强干扰,将强电传动执行机构和远程PLC控制网络系统之间电气隔离,破除强电场、强磁场等电气干扰。MHM-02型高速光电耦合模块可以分隔系统和有用庇护较为敏感的电路,有用地提高了系统之间的抗干扰性能,为工业自动化控制系统中的凹凸电压之间提供一个完全物理隔离的平安接口。内置二路自力隔离器。

B. MHM-02型高速光栅隔离器常规产物输进,有PLC电平接口02A、有TTL电平接口02B,特殊要求可定制。输出,有推挽型和集电极开路输出型02AO、02BO,还有固定TTL电平输出02AT、02BT,三种任选一种。

C. 结构上采用了片状模块卡口式结构,可直接卡进尺度道轨安装,安装拆卸维护利便。可以多片紧凑叠合安装在尺度道轨上DIN,可节省和替换控制柜输进、输出接线端子。

一. 技术参数 SPECIFICATIONS
输进参数INPUT DATA
工作电压范围Operating Voltage Range5 - 24 V
输进直流电压Input DC VoltageA型为PLC电平0 - 24 V ,B型为TTL电平0 - 5V
典型输进电流Type Input Current With Un5 mA
典型传输频率Transmission FrequencyMHM02A/B 0 - 800 KHz ,MHM-02AO/BO 0 - 400KHz
输出参数OUTPUT DATA
工作电压范围Operating Voltage Range5 – 35 V (DC)
接连负载电流输出电流Continuous Load Current25 mA \ 集电极开路 100 mA
典型开关速度Switch – Off Delay0.5 us
典型运行参数TYPE GENERAL DATA
输进输出隔离电压Isolation Voltage in / out2500 V
工作温度范围Operating Temperature Range-20 - +70 ℃
外形尺寸Outside dimension80mm ( H ) × 25mm ( W ) × 59mm ( D ) DIN

注: MHM-02AT输进PLC电平、MHM-02BT输进TTL电平,而模块的工作电源范围可DC 9 – 30 V,而输出固定为TTL电平。
MHM-02AO输进PLC电平、MHM-02BO输进TTL电平,而模块的工作电源范围可DC 9 – 30 V,而输出为集电极开路OC。

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