编码器的工作原理及作用WORD.doc

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1、文档可能无法思考全面，请浏览后下载! 编码器的工作原理及作用：它是一种将旋转位移转换成一串数字脉冲信号的旋转式传感器传感器凡是利用一定的物性（物理、化学、生物）法则、定理、定律、效应等把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件。传感器是测量系统中的一种前置部件，它将输入变量转换成可供测量的信号”。按照Gopel等的说法是：“传感器是包括承载体和电路连接的敏感元件”，而“传感器系统则是组合有某种信息处理(模拟或数字)能力的系统”。传感器是传感系统的一个组成部分，它是被测量信号输入的第一道关口。 全文，这些脉冲能用来控制角位移，如果编码器与齿轮条或螺旋丝杠结合在一起，也可用于测量直线位移。 编码

2、器产生电信号后由数控制置CNC、可编程逻辑控制器PLCPLCPLC是一种专门在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应按照易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。 全文、控制系统等来处理。这些传感器主要应用在下列方面：机床、材料加工、电动机反馈系统以及测量和控制设备。在ELTRA编码器中角位移的转换采用了光电扫描原理。读数系统是基于径向分度盘的旋转，该分度由交替的透光窗口和不

3、透光窗口构成的。此系统全部用一个红外光源光源光源产品具有LED显示、体积小、重量轻、易携带、电池供电、性能价格比高等特点，直观快速，是一种使用极其简单方便的测试工具，产品经过防震防潮处理，可以在野外恶劣环境下长时间工作。 全文垂直照射，这样光就把盘子上的图像投射到接收器表面上，该接收器覆盖着一层光栅，称为准直仪，它具有和光盘相同的窗口。接收器的工作是感受光盘转动所产生的光变化，然后将光变化转换成相应的电变化。一般地，旋转编码器旋转编码器旋转编码器是用来测量转速的装置，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

4、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。 全文也能得到一个速度信号，这个信号要反馈给变频器，从而调节变频器变频器变频器的英文译名是VFD（Variable-frequency Drive），这可能是现代科技由中文反向译为英文的为数不多实例之一。（但VFD也可解释为Vacuum fluorescent display，真空荧光管，故这种译法并不常用）。变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源的频率和幅度的

5、方式来控制交流电动机的电力传动元件。变频器在中、韩等亚洲地区受日本厂商影响而曾被称作VVVF（Variable Voltage Variable Frequency Inverter）。 全文的输出数据。故障现象： 1、 旋转编码器坏（无输出）时，变频器不能正常工作，变得运行速度很慢，而且一会儿变频器保护，显示“PG断开”.联合动作才能起作用。要使电信号上升到较高电平，并产生没有任何干扰的方波脉冲，这就必须用电子电路来处理。编码器pg接线与参数 矢量变频器矢量变频器矢量变频器技术是基于DQ轴理论而产生的,它的基本思路是把电机的电流分解为D轴电流和Q轴电流,其中D轴电流是励磁电流,Q轴电流是力矩

6、电流,这样就可以把交流电机的励磁电流和力矩电流分开控制,使得交流电机具有和直流电机相似的控制特性,是为交流电机设计的一种理想的控制理论,大大提高了交流电机的控制特性。不过目前这种控制理论已经不仅仅应用在交流异步电动机上了,直流变频电动机(BLDC,也就是永磁同步电动机)也大量使用该控制理论。 全文与编码器pg之间的连接方式,必须与编码器pg的型号相对应。一般而言,编码器pg型号分差动输出、集电极开路输出和推挽输出三种,其信号的传递方式必须考虑到变频器pg卡的接口,因此选择合适的pg卡型号或者设置合理. 编码器一般分为增量型与绝对型，它们存着最大的区别：在增量编码器增量编码器增量型编码器是能够根

7、据旋转运动产生信号的编码器，其刻度方式为每一个脉冲都进行增量计算，因此得名。它常与机械转换装置一起使用（如齿条-齿轮、测量轮或心轴一起使用），用于测量直线运动。 全文的情况下，位置是从零位标记开始计算的脉冲数量确定的，而绝对型编码器的位置是由输出代码的读数确定的。在一圈里，每个位置的输出代码的读数是唯一的；因此，当电源电源电源是向电子设备提供功率的装置，也称电源供应器，它提供计算机中所有部件所需要的电能。全文断开时，绝对型编码器并不与实际的位置分离。如果电源再次接通，那么位置读数仍是当前的，有效的；不像增量编码器那样，必须去寻找零位标记。 现在编码器的厂家生产的系列都很全，一般都是专用的，如电

8、梯专用型编码器、机床专用编码器、伺服电机专用型编码器等，并且编码器都是智能型的，有各种并行接口可以与其它设备通讯。编码器是把角位移或直线位移转换成电信号的一种装置。前者成为码盘，后者称码尺按照读出方式编码器可以分为接触式和非接触式两种接触式采用电刷输出，一电刷接触导电区或绝缘区来表示代码的状态是“”还是“”；非接触式的接受敏感元件是光敏元件或磁敏元件，采用光敏元件时以透光区和不透光区来表示代码的状态是“”还是“”。按照工作原理编码器可分为增量式和绝对式两类。增量式编码器增量式编码器增量式编码器（Incremental encoder）是将位移转换成周期性的电信号，它把这个电信号转变成计数脉冲，

9、用脉冲的个数表示位移的大小。在转轴旋转时，有相应的脉冲输出，其计数起点任意设定，可实现多圈无限累加和测量。 全文是将位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小。绝对式编码器绝对式编码器绝对式编码器是直接输出数字量的传感器,常用于电机定位或测速系统。因其每一个角度位置都对应唯一的数字编码而得名绝对式编码器，如果系统的运动发生在电力中断期间，新的位置在电源恢复以后也能立即确定。此外，绝对式编码器还有可靠性高，抗干扰能力强等特点，在应用中越来越受到人们的重视。 全文的每一个位置对应一个确定的数字码，因此它的示值只与测量的起始和终止位置有关，而与测量的中间过程无

10、关。 旋转增量式编码器以转动时输出脉冲，通过计数设备来知道其位置，当编码器不动或停电时，依靠计数设备的内部记忆来记住位置。这样，当停电后，编码器不能有任何的移动，当来电工作时，编码器输出脉冲过程中，也不能有干扰而丢失脉冲，不然，计数设备记忆的零点就会偏移，而且这种偏移的量是无从知道的，只有错误的生产结果出现后才能知道。解决的方法是增加参考点，编码器每经过参考点，将参考位置修正进计数设备的记忆位置。在参考点以前，是不能保证位置的准确性的。为此，在工控中就有每次操作先找参考点，开机找零等方法。这样的编码器是由码盘的机械位置决定的，它不受停电、干扰的影响。绝对编码器由机械位置决定的每个位置的唯一性，

11、它无需记忆，无需找参考点，而且不用一直计数，什么时候需要知道位置，什么时候就去读取它的位置。这样，编码器的抗干扰特性、数据的可靠性大大提高了。由于绝对编码器在定位方面明显地优于增量式编码器，已经越来越多地应用于工控定位中。绝对型编码器因其高精度，输出位数较多，如仍用并行输出，其每一位输出信号必须确保连接很好，对于较复杂工况还要隔离，连接电缆电缆电缆是一种用以传输电能信息和实现电磁能转换的线材产品。既有导体和绝缘层，有时还加有防止水份侵入的严密内护层，或还加机械强度大的外护层，结构较为复杂，截面积较大的产品叫做电缆。 全文芯数多，由此带来诸多不便和降低可靠性，因此，绝对编码器在多位数输出型，一般

12、均选用串行输出或总线总线总线是将信息以一个或多个源部件传送到一个或多个目的部件的一组传输线。通俗的说，就是多个部件间的公共连线，用于在各个部件之间传输信息。人们常常以MHz表示的速度来描述总线频率。 全文型输出，德国生产的绝对型编码器串行输出最常用的是SSI（同步串行输出）。 多圈绝对式编码器。编码器生产厂家运用钟表齿轮机械的原理，当中心码盘旋转时，通过齿轮传动另一组码盘（或多组齿轮，多组码盘），在单圈编码的基础上再增加圈数的编码，以扩大编码器的测量范围，这样的绝对编码器就称为多圈式绝对编码器，它同样是由机械位置确定编码，每个位置编码唯一不重复，而无需记忆。多圈编码器另一个优点是由于测量范围大

13、，实际使用往往富裕较多，这样在安装时不必要费劲找零点，将某一中间位置作为起始点就可以了，而大大简化了安装调试难度。多圈式绝对编码器在长度定位方面的优势明显，已经越来越多地应用于工控定位中。变频器 电流型 电压型 标签：变频器,电流,电压 电流型 电压型 那个可以实现瞬间高扭矩 另外那个又有什么优点KS恋回答:1人气:22解决时间:2010-04-27 00:42满意答案好评率：0%电压型变频器适合电感性负载；电流型变频器适合电容性负载。但是现在的通用变频器多采用spwm调制方法，所以电流型不适用这样的调制方法。在以前的变频器发展史上出现过PAM调制方法，所以有PAM电压型，和PAM电流型区分。

14、前者是用大电容滤波的，后者是电感线圈做滤波的。现在低压的系统中，基本都是电压型的变频器。如果想实现高扭矩，一般用矢量型变频器，能实现低频段的力矩提升提问人的追问 2010-04-14 17:13比如 裁断 切割的话 选什么型的变频器啊？回答人的补充 2010-04-14 17:24具体是什么机器，如果是剪板机的话一般不推荐变频器改造，因为负载频繁变动的场合使用变频器，电机的过载能力将大大的受到影响。请问为什么使用变频器，是什么工艺要求，还是单纯的为了节能。如果坚持使用变频器的话，那么用矢量型变频器，同时放大一档功率进行选型会好一些。提问人的追问 2010-04-16 09:20具体现在没有 我

15、好像有一次听说是 电流型还是电压型（忘记了）在瞬间可以实现大的扭矩 让裁刀臂扭转 切断铜丝 现在就是想弄明白是哪变频器 电流型 电压型 标签：变频器,电流,电压 电流型 电压型 那个可以实现瞬间高扭矩 另外那个又有什么优点KS恋回答:1人气:22解决时间:2010-04-27 00:42满意答案好评率：0%电压型变频器适合电感性负载；电流型变频器适合电容性负载。但是现在的通用变频器多采用spwm调制方法，所以电流型不适用这样的调制方法。在以前的变频器发展史上出现过PAM调制方法，所以有PAM电压型，和PAM电流型区分。前者是用大电容滤波的，后者是电感线圈做滤波的。现在低压的系统中，基本都是电压

16、型的变频器。如果想实现高扭矩，一般用矢量型变频器，能实现低频段的力矩提升提问人的追问 2010-04-14 17:13比如 裁断 切割的话 选什么型的变频器啊？回答人的补充 2010-04-14 17:24具体是什么机器，如果是剪板机的话一般不推荐变频器改造，因为负载频繁变动的场合使用变频器，电机的过载能力将大大的受到影响。请问为什么使用变频器，是什么工艺要求，还是单纯的为了节能。如果坚持使用变频器的话，那么用矢量型变频器，同时放大一档功率进行选型会好一些。提问人的追问 2010-04-16 09:20具体现在没有 我好像有一次听说是 电流型还是电压型（忘记了）在瞬间可以实现大的扭矩 让裁刀臂

17、扭转 切断铜丝 现在就是想弄明白是哪满意答案好评率：0%回转窑主驱动装置的选型与常见故障分析2006-3-22 19:41:52未知来源供稿由于直流电动机的起动力矩大，调速性能优良，一次投资费用较少，在国内水泥厂的回转窑普遍采用直流驱动装置。1 装置构成及控制原理回转窑的主驱动装置由直流电动机和直流调速器构成。直流电动机现多采用Z4系列回转窑专用电动机，现普遍采用调压调速方式，即通过改变电枢的电压来改变电动机转速，从而改变窑转速。直流调速器有模拟控制系统及数字控制系统。2 选型原则回转窑有以下特点，即：回转窑在起动时，由于自身及热工原因，所需的起动力矩较大，相应起动电流较高，但在正常运行时电流

18、并不高。回转窑在停窑时，有回窑现象。在停窑瞬间，窑筒体由于惯性反转，窑转速从减速机侧传至电动机，电枢的速度很快，电动机瞬间做发电状态运行，如果激磁电流不变，反电势很高，在换向器表面会形成灼痕，甚至会将换向器打出凹坑，对换向器的使用寿命有影响。鉴于以上原因，回转窑直流传动，在选择直流调速装置时，对于直流电动机及直流调速装置的元器件以及控制方案均有所要求。2.1 电动机选型基于水泥回转窑的特点，各直流电动机生产厂家一般都有回转窑专用的型号，如：使用较多的上海南洋电机厂的ZSN4系列,该系列电动机有较好的动态性能，并有较大的过载倍数，其值可达2.5倍左右。并且，通常由于窑主机的额定转速不高，如果电动

19、机自带风叶散热效果不好，通常需要加装强冷风机，加强冷却。2.2 直流调速装置选型直流调速装置的整流元件基本采用可控硅元件，可控硅由于自身的过流能力较差，在选型时应考虑足够的裕量。直流调速器的主要参考值如下：1)额定电压：直流调速装置的额定输出电压一般与直流电动机的额定电压相一致。可控硅元件额定电压一般是正常工作电压峰值的23倍值。2)额定电流：厂家生产的直流调速装置的额定电流一般是指装置输出的平均电流，国外品牌的元器件的过流能力一般为1.5倍，但过流能力与时间有关，选型时应注意。如：西门子的6RA70系列直流调速器的过载能力和时间关系如表1所示。AB公司的直流调速器的最大过载能力是1.5倍，时

20、间为1min。而国内厂家的直流调速器很少在时间的前提下提出过载倍数。选取直流调速器，对于国外品牌其额定电流应为：Id(2.53)Ie/k式中：Ie直流电动机的额定电流；k满足合适起动时间的直流调速器的允许过载倍数。对于国内厂家的产品额定电流应为：IdIe。整流装置所需的过流能力已从可控硅元件的选择上做了保证。如：北京整流器厂的KGSF系列可控硅传动装置在设备说明书中对于起动性能的描述如下：在任意给定转速下，均可满负荷起动。可控硅元件的额定电流：带较大电感性负载时，整流装置输出的电流波形连续，流过可控硅元件的平均电流为整流输出平均电流的1/3，即：IT=Id/3。式中：IT可控硅元件的平均电流;

21、Id直流调速装置输出的平均电流。决定可控硅元件允许电流大小的是温度，具体说是指管芯PN结的温度。此指标主要与电流的有效值有关。但可控硅的额定电流是指在常温和正常的冷却条件下，带电阻性负载的单相工频正弦半波电路中，管子全导通时结温不超标所允许的最大平均电流。因此需要在电流有效值相等的原则下，将实际允许的平均电流与额定电流进行换算。考虑裕量,可控硅的额定电流：ITa=(ITdKf/1.57)Kt式中：ITa可控硅实际允许的平均电流，实际计算中可选为电动机最大过载倍数电流的1/3;Kf整流波形系数（对于电感性负载,三相全控整流桥,其值取为1.73）;Kt电流裕量系数，一般可取1.52倍。整流装置的额

22、定输出电流的大小应与可控硅元件相匹配。直流调速器实际选型中应充分考虑回转窑的起动特性，调速器的容量与电动机的过载能力应相一致，从而最大有效地发挥二者的能力。直流调速装置的选型实例：我厂的1、2号窑为年产熟料35万t的湿法窑。回转窑的主传动采用双传动方式，2台电动机的电枢相串联。窑主电动机的主要参数如下：单机功率：220kW电枢电压:220V；电枢电流：960A所选的直流调速装置如下:型号:KSF221000/440额定输入电压:380V额定输出电压:440V额定输入电流：816A额定输出电流:1000A生产厂商：西安电力整流器厂从该设备的选型可见，基本满足前面所述的选型要求，运行情况良好。四川

23、双马水泥集团的7号窑，为年产水泥50万t的湿磨干烧窑，窑中主传动电动机采用单传动方式，窑主电动机参数如下：型号：ZSN4220kW额定电枢电压：440V；额定电枢电流：550A电动机过载倍数：2.53双马厂选用的直流调速器为西门子公司的全数字直流调速装置6RA70系列1200AR产品。由公式Id3Ie/k=3550/1.5=1100A可见,该选型是比较合理的。实际的运行情况也不错。3 回窑控制方案直流调速装置一般是做双闭环运行，即流调、速调，回转窑在直流驱动系统正常时，运行非常平稳。但在停窑时，由于回窑产生较高反电势，会对系统造成一定的危害。故控制系统应有较为完善的解决方案。现提出一些观点，以

24、供商榷：1)本桥逆变：停窑时，电动机高速反转，产生的反电势较高，此时可使导通角90,即使整流电路进入有源逆变状态工作，实现直流逆变交流，将电能回送电网。2)减弱激磁：停窑时，分断主接触器，并在同时将激磁电流大幅减小以限制反电势。3)能耗制动：停窑时，整流装置封锁脉冲，主接触器分断，同时在电枢主回路中串入能耗制动电阻以消耗回窑反电势能量。并可与第二种方案作互补控制，进一步减小回窑对直流驱动装置的影响。实例：西门子的6RA70系列产品本身就具有方案1和方案2的功能，其中方案1为此套系统的标准功能，无需外加器件，即可完成；方案2也无需外加器件，只要通过对直流调速装置内部参数的设定来完成，从而达到主回

25、路一掉电，励磁电流成倍减少，从而成倍减少反电势。2种方案可以同时运用，以达最佳效果。在四川双马水泥厂的6号和7号线上均运用了此2种回窑控制方案，效果比较理想。4 直流驱动装置故障分析1)电流波动，窑速不稳。由直流调速理论可知，直流电动机转速(窑速)电流与整流电压、激磁磁通都有关系，二者发生故障对窑速和电流均有影响。电动机内部的激磁电源线有破损，在电动机运行中随着电动机振动有瞬时碰壳现象，电动机的转矩下降，转速降低，电动机转动发生困难，现场表现为窑速波动。实例：我厂4号窑窑速波动，时不时发生转动困难。当时一度怀疑触发装置故障，但在现场检测中，触发脉冲完全正常，后拆开电动机发现是激磁线破损，处理完

26、后开机正常。由于调速装置整流柜上的冷却风机引起的振动，造成电路印制板上的相关元件焊点松了，或是相关的电子元件发生故障，脉冲时有时无，可控硅元件的触发不可靠，用示波器观察会发现电压波形1个以上的波头不稳定、闪动的情况。此故障在我厂的3、4号窑多次发生，尤其是在每年的夏季，天气炎热、潮湿，我厂收尘效果又不是太好，粉尘相对较大，对电气元件的影响较大。外部给定信号，由于电气元件的接触不可靠，从而造成触发脉冲不可靠，引起电流和窑速的波动。2)窑速突然下降，但之后窑主机能稳定运行造成这种情况主要是以下2种原因：1)触发脉冲丢失，比如触发回路的相关器件脱焊，相应的可控硅回路无法导通，造成输出整流电压下降；2

27、)可控整流桥桥臂上的可控硅元件故障，或是熔断器熔断，造成输出电压下降，常见故障的有一臂、两臂及一相断开，其对整流输出电压的影响如表2所示。注：Ud：整流桥无故障输出的直流电压；同组是指同一阴极组或同一阳极组。我厂的3、4号窑曾多次发生此类故障。主要是熔断器熔断引发故障。3)窑主电动机无法起动此种情况有以下原因：外部联锁控制设备故障，主电动机控制回路无法接通；多个整流元件或是触发回路故障，输出电压低，整流装置提供的起动电流太小，起动力矩不够，不能起动。由于检修后触发脉冲出线接线不慎，造成可控桥整流元件的触发顺序混乱，电压波形异常。实例1：我厂的4号窑主电动机直流传动装置柜的控制脉冲分配板上的触发

28、脉冲出线由于整流柜上的风机振动，多个接线松动，造成不能开机。后将出线插头全部改成焊接，此类故障大大减少。实例2：我厂的1号窑主电动机直流传动装置检修完后，发现电动机不能起动，将装置带上电炉作负荷，观察电压波形，发现波形紊乱，另换上1块脉冲分配板，故障依旧。测脉冲分配器所产生的脉冲，幅度及移相均正常，仔细检查脉冲分配板的出线，发现6个脉冲的出线有顺序接反的现象。将误接线纠正，重测波形正常。交流变频器在回转窑控制方面的应用发布者：acr 发布时间：2009-4-18 阅读：87次 在我国水泥行业中，回转窑是主要的大型设备，其调速系统的好坏，将直接影响回转窑的使用寿命、产品的产量和质量，该设备多年来

29、一直沿用直流电机及其直流调速系统。水泥厂环境恶劣，粉尘大，直流电机长期工作在高热辐射的环境中，其碳刷、整流子损坏严重，这不仅需要大量的维修费用，而且对生产造成了极为严重的影响；回转窑属特殊负载，低速启动力矩大，在窑体大修烘炉期间，直流电机长时间低速运行，需要较大的励磁电流，致使低速运行系统不稳。 国内有些厂家也曾将变频技术应用于回转窑控制，并运行良好，但只解决了交流变频取代直流调速的应用问题，并没有从节能角度来进一步考虑变频的充分运用。上海天格自动化设备有限公司目前在国内推广应用的回转窑变频应用技术，将为以回转窑为主要生产设备的企业提高成品产量和质量，降低维修费用，节能降耗，开辟一条新的途径。

30、回转窑变频控制技术，其特点如下： 1. 对回转窑这种大惯性负载生产设备，采用交流变频器控制，一旦变频器驱动电机克服了这种大惯性负载起动起来以后，其维持正常运转所需要的驱动能量就会变得很小。解决起动和正常运行的合理分配将是回转窑变频控制的关键。 2由于回转窑的这种负载特点，在变频器和电机的选择上就较其他负载要复杂得多。功率选择过大，起动和运行虽然都没有问题，但一次性投资加大，能耗增加，出现了长期运行大马拉小车的现象；功率按实际运行情况选择，虽然效率高，投资小，但在起动时会时常出现过载现象而无法正常起动。目前国内应用时普遍采用加大功率选型的技术方案，既不经济又没有真正起到最大的节能效果。该公司采用

31、的这套新的控制技术，既克服了加大选型的弊病，又保证了系统的正常起动，从而解决了回转窑应用变频技术的特殊工艺要求。 3回转窑电机转速一般要求范围较宽,而变频器的调速范围一般为0-400Hz，变频器的这种宽调速特性正好满足了回转窑窑速的生产工艺要求。 4回转窑采用直流控制时不能在很低的速度下运行，直流电机转速最低为80r/min,起动过程中设备振动很大；采用交流电机及变频调速，电机是从零速开始起动，初始起动力矩小，渐渐平滑升速，减小了对设备的冲击，从而降低了设备的故障率，为稳定回转窑的热工参数创造了必要的条件。 5LT系列变频调速装置是该公司根据回转窑传动的工况特点，经过近2年多的分析和研究，并经反复实验和实际现场的调试与应用，专门开发的专用于回转窑上的系列产品。该系统主要有变频调速电机、交流变频器、可编程控制器等装置共同组成。本系统可根据回转窑的工况特点，在运行过程中自动进行参数修正与负载跟踪，从而保证系统与负载同处于最佳工作状态。12 / 12