¡"Principios de aplicación y definición de la industria de codificadores fotoeléctricos" le proporciona el codificador fotoeléctrico de Changchun Sanfeng Sensing Technology co., ltd., "principios de aplicación de codificadores fotoeléctricos y definición de la industria" es el sentido común y la dinámica de instrumentos fotoeléctricos como codificadores, y "principios de aplicación de codificadores fotoeléctricos y definición de la industria" le proporcionará materiales ricos para aprender más conocimientos, ¡ con la esperanza de ayudarlo!

　　

El codificador fotoeléctrico es un sensor de posición giratorio, ampliamente utilizado en la medición del desplazamiento angular o la velocidad angular en los sistemas servos modernos, y su eje giratorio generalmente está conectado al eje giratorio medido y gira con el eje medido. Puede convertir el desplazamiento angular del eje medido en una codificación binaria o una serie de pulsos.

Los codificadores fotoeléctricos se dividen en dos tipos: tipo y tipo incremental. Los codificadores fotoeléctricos incrementales tienen las ventajas de una estructura simple, pequeño tamaño, bajo precio, alta precisión, velocidad de respuesta rápida y rendimiento estable, y son más ampliamente utilizados. En los sistemas de medición de velocidad / desplazamiento angular de alta resolución y gran número de rangos, los codificadores fotoeléctricos incrementales son más * sexuales. El codificador de tipo puede dar directamente la información digital correspondiente a cada esquina, lo que facilita el procesamiento informático, pero cuando el número de alimentación es mayor de una revolución, se debe hacer un tratamiento especial, y se deben conectar más de dos codificadores con engranajes de reducción para formar un dispositivo de detección de varios niveles, lo que hace que su estructura sea compleja y costosa.

1 codificador incremental

1.1 Estructura del codificador fotoeléctrico incremental

El codificador incremental se refiere al disco de código que gira con el eje giratorio para dar una serie de pulsos, y luego sumar y restar estos pulsos con un contador de acuerdo con la dirección de rotación para expresar el desplazamiento angular de la rotación. El diagrama esquemático de la estructura del codificador fotoeléctrico incremental se muestra en la figura 1.

Figura 1 diagrama esquemático de la estructura del disco de código fotoeléctrico incremental

El disco de código fotoeléctrico está conectado al eje giratorio. El disco de código se puede hacer de material de vidrio, la superficie está recubierta con una capa de cromo metálico hermético, y luego se forma en una ranura translúcida centrípeta en el borde. Las ranuras transparentes se dividen por igual en la circunferencia del disco de código, y el número varía de cientos a miles. De esta manera, toda la circunferencia del disco de código se divide por igual en N ranuras transparentes. El disco de código fotoeléctrico incremental también se puede hacer de láminas de acero inoxidable, y luego se cortan ranuras transparentes distribuidas uniformemente en el borde circular.

1.2 principio de funcionamiento del codificador incremental

El principio de funcionamiento del codificador incremental se muestra en la figura 2. Consta de un disco de código principal, un disco de discriminación, un sistema óptico y un convertidor fotoeléctrico. Hay grietas estrechas en forma de radiación con intervalos de sección iguales grabadas alrededor del disco de código principal (disco fotoeléctrico) de la imagen, formando una zona transparente y una zona opaca distribuidas uniformemente. El disco de discriminación es paralelo al disco de código principal y está grabado con dos grupos de ranuras estrechas de detección transparentes a y b, que se escalonan entre sí a 1 / 4 de distancia para que las señales de salida de los dos convertidores fotoeléctricos a y b difieran 90 ° En fase. Durante el trabajo, el disco de discriminación está quieto, el disco de código principal gira con el eje giratorio, y la luz emitida por la fuente de luz se proyecta sobre el disco de código principal y el disco de discriminación. Cuando la zona opaca en el disco de código principal se alinea exactamente con la grieta estrecha transparente en el disco de discriminación, la luz está completamente cubierta y el voltaje de salida del convertidor fotoeléctrico es pequeño; Cuando la zona transparente en el disco de código principal se alinea exactamente con la grieta estrecha transparente en el disco de discriminación, toda la luz pasa y el voltaje de salida del convertidor fotoeléctrico es grande. Cada vez que el disco de código principal gira un ciclo de grabado, el convertidor fotoeléctrico producirá un voltaje de onda sinusoidal similar, y la diferencia de fase del voltaje de salida del convertidor fotoeléctrico a y B es de 90 °.

Figura 2 principio de funcionamiento del Encoder incremental figura 3 forma de onda de salida del Encoder fotoeléctrico

Las fuentes de luz de los codificadores fotoeléctricos se utilizan comúnmente como diodos emisores de luz con su propio efecto de concentración. Cuando el disco de código fotoeléctrico gira con el eje de trabajo, la luz forma una señal de luz brillante y oscura a través de la estrecha brecha entre el disco de código fotoeléctrico y la placa de valla óptica. El elemento fotosensible convierte esta señal óptica en una señal de pulso eléctrico, que después de pasar por el circuito de procesamiento de señales, emite una señal de pulso al sistema cnc, y también puede mostrar directamente el desplazamiento por un tubo digital.

La precisión de medición del codificador fotoeléctrico está relacionada con el número de rayas de ranura n en la circunferencia del disco de código, y el ángulo distinguible alfa es:

Alfa = 360 ° / N (1) resolución = 1 / N (2)

Por ejemplo: si el número de ranuras transparentes en el borde del disco de código es de 1024, el pequeño ángulo Alfa = 360 ° / 1024 = 0352 ° que se puede distinguir.

Para juzgar la dirección de la rotación del disco de código, se deben establecer dos ranuras en la barra de luz, cuya distancia es el doble de la distancia de dos ranuras en el disco de código (m + 1 / 4), m es un número entero positivo, y se establecen dos grupos de elementos fotosensibles correspondientes, como los elementos fotosensibles a y B En la figura 1, a veces también conocidos como cos y sin. Cuando el objeto de detección gira, el codificador fotoeléctrico instalado en el mismo eje o asociado emite una señal de pulso digital con una diferencia de fase de 90 ° entre los canales a y B. La forma de onda de salida del codificador fotoeléctrico se muestra en la figura 3. Para obtener la posición de rotación del disco de código, también es necesario establecer un punto de referencia, como la "ranura de señalización cero" en la figura 1. Por cada vuelta del disco de código, el elemento fotosensible correspondiente a la ranura de señalización de posición cero produce un pulso, llamado 'pulso de una vuelta', el pulso C0 en la figura 3.

La figura 4 muestra la forma de onda de las señales a y B y su relación de tiempo cuando el Encoder está invertido positivamente. cuando el Encoder está girando positivamente, la fase de la señal a está 90 ° por delante de la señal b, como se muestra en la figura 4 (a); Cuando se invierte, la fase de la señal B adelanta la señal a a 90 °, como se muestra en la figura 4 (b). El número de pulsos exportados por A y B es lineal con el cambio del desplazamiento angular medido, por lo que el desplazamiento angular correspondiente se puede calcular contando el número de pulsos. De acuerdo con esta relación entre A y b, se resuelve correctamente la dirección de rotación y el desplazamiento / velocidad del ángulo de rotación de la maquinaria medida, que se conoce como diferenciación y conteo de impulsos. La identificación y el conteo de pulsos se pueden realizar tanto en software como en hardware.

Figura 4 formas de onda de rotación positiva e inversa del codificador fotoeléctrico

2. codificador de tipo

El codificador es un elemento de detección que convierte directamente el ángulo de rotación medido en el código correspondiente leyendo la información del patrón en el disco de Código. Hay tres tipos de discos de codificación: fotoeléctricos, de contacto y electromagnéticos.

El disco de código fotoeléctrico es uno de los más utilizados en la actualidad, que imprime códigos binarios en el disco de materiales transparentes. La figura 5 muestra un disco de código binario de cuatro dígitos, en el que cada anillo representa un canal de código digital binario, y se imprimen patrones de intervalo igual en blanco y negro en el mismo canal de código para formar un conjunto de códigos. La zona de transmisión de luz negra y la zona de transmisión de luz blanca representan los' 0 'y' 1 'binarios, respectivamente. En un disco de código fotoeléctrico de cuatro dígitos, hay cuatro vueltas de canales de código digital, cada uno de los cuales representa un dígito binario, el lado interior es alto y el exterior es bajo, y el número de códigos editables en el rango de 360 ° es de 24 = 16.

Durante el trabajo, se coloca una fuente de alimentación en un lado del disco de código y un dispositivo de aceptación fotoeléctrica en el otro lado. cada canal de Código corresponde a una fotocélula y un circuito de amplificación y conformación. El disco de código se gira a diferentes posiciones, y el elemento fotoeléctrico recibe la señal óptica y se convierte en la señal eléctrica correspondiente, que se amplifica y forma, y se convierte en la señal eléctrica digital correspondiente. Sin embargo, debido a la influencia de la precisión de fabricación e instalación, cuando el disco de código gira durante la alternancia de dos segmentos de código, se producirá un error de lectura. Por ejemplo, cuando el disco de código gira en el sentido de las agujas del reloj y cambia de posición '0111' a '1000', estos cuatro dígitos cambian simultáneamente, lo que puede convertir la lectura errónea digital en cualquiera de los 16 códigos, como 1111, 1011, 1101,...... 0001, etc., generando un gran error numérico que no se puede estimar, que se llama error no unitario.

Para eliminar los errores no unitarios, se pueden utilizar los siguientes métodos.

2.1 disco de código circular (o disco de código gris)

El Código circular, comúnmente conocido como Código gree, también es un código binario, con solo dos números, '0' y '1'. La figura 6 muestra un código cíclico binario de cuatro dígitos. Esta codificación se caracteriza por que solo uno de los dos códigos adyacentes cambia, es decir, '0' se convierte en '1' o '1' se convierte en '0'. Por lo tanto, durante el proceso de transformación de dos números, el error de lectura generado no supera el '1' en su mayoría, y solo es posible leerlo como uno de los dos números adyacentes. Por lo tanto, es una forma eficaz de eliminar los errores no unitarios.

2.2 disco de código circular binario con dispositivo fotoeléctrico de juicio de posición

Este disco de código agrega otro círculo de bits de señal al círculo exterior del disco de código cíclico binario de cuatro dígitos. La figura 7 muestra un disco de código circular binario con un dispositivo fotoeléctrico de juicio de posición. La posición del bit de señal en el círculo exterior del disco de código está exactamente escalonada de la línea de intersección del estado, y solo se lee cuando el elemento fotoeléctrico en el bit de señal tiene una señal, por lo que no se produce un error no único.