步進(jìn)電機(jī)是怎樣工作的？它有哪些特點(diǎn)？步進(jìn)電機(jī)工作原理 m.tsxfzk.com/jichu/servo/9902.html

認(rèn)識(shí)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器,DM542是雷賽步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器的接線(xiàn)及設(shè)置,42系列m.tsxfzk.com/jichu/servo/9411.html

前面兩篇文章我們介紹了步進(jìn)電機(jī)和步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器。我們知道，步進(jìn)電機(jī)本身沒(méi)有反饋裝置，在一些需要精確控制的場(chǎng)合，還需要配合編碼器等反饋裝置來(lái)使用。為了使本教程更貼近實(shí)際工程應(yīng)用，我們的實(shí)驗(yàn)裝置安裝了增量型編碼器。這篇文章，我們就來(lái)認(rèn)識(shí)下增量型編碼器。

本節(jié)課程包括如下一些內(nèi)容：

1、什么編碼器？

2、編碼器的分類(lèi)；

3、增量型編碼器的結(jié)構(gòu)及工作原理；

4、增量型編碼器與PLC的連接；

編碼器的英文名稱(chēng)為“encoder”，它是一種能把距離（直線(xiàn)位移）和角度（角位移）轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并輸出的傳感器。編碼器通常用于工業(yè)運(yùn)動(dòng)控制中需要準(zhǔn)確控制位置的場(chǎng)合。比如，機(jī)床系統(tǒng)中，用步進(jìn)電機(jī)控制刀具的位置，用編碼器對(duì)實(shí)際位置進(jìn)行檢測(cè)并反饋。有了編碼器，控制系統(tǒng)就能形成閉環(huán)。

下面這張圖是歐姆龍?jiān)隽啃途幋a器E6B2-CWZ6C的實(shí)物圖：

根據(jù)工作原理的不同，編碼器可分為光電編碼器（optical encoder）、磁性編碼器（magnetic encoder）、電感式編碼器（inductive encoder）和電容式編碼（capacitive encoder）等等，使用最多的是光電編碼器。

光電編碼器（optical encoder）的組成包括：連接軸（Shaft）、碼盤(pán)（Code disk）、光源（Light Source）、輸出電路（Output circuit）及外殼和連接法蘭等，如下圖：

根據(jù)碼盤(pán)結(jié)構(gòu)的不同，編碼器又可以分為增量型編碼器和絕對(duì)值型編碼器。

絕對(duì)值型編碼器，英文名稱(chēng)"Absolute encoder"，輸出的是一組二進(jìn)制數(shù)的編碼。它的碼盤(pán)被分成很多同心的通道，每一個(gè)通道，稱(chēng)為一個(gè)“碼道”。每一個(gè)碼道都有一個(gè)單獨(dú)的輸出電路，用來(lái)表示一個(gè)二進(jìn)制的位。通過(guò)二進(jìn)制位的組合，就能唯一確定一個(gè)數(shù)值。絕對(duì)值型編碼器的碼盤(pán)如下圖所示：

增量型編碼器，英文名稱(chēng)“Incremental encoder”，它的碼盤(pán)被分成大小相等的明暗相間的光柵，隨著碼盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)，接收端會(huì)檢測(cè)到光的0和1的變化，并轉(zhuǎn)換成電脈沖信號(hào)向外輸出。脈沖信號(hào)連接到高速計(jì)數(shù)器模塊上，通過(guò)對(duì)脈沖個(gè)數(shù)的計(jì)數(shù)，就能確定位移的大小（因?yàn)榫幋a器每轉(zhuǎn)一周發(fā)出的脈沖數(shù)是固定的）。

增量型編碼器的碼盤(pán)如下圖：

上述碼盤(pán)結(jié)構(gòu)只有1圈光柵，在使用一路光源的情況下只有1路電脈沖信號(hào)輸出，這往往不能滿(mǎn)足實(shí)際要求，因?yàn)樵趯?shí)際應(yīng)用中我們往往需要檢測(cè)電機(jī)是正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)，有時(shí)候還需要進(jìn)行零點(diǎn)檢測(cè)。

要檢測(cè)正反轉(zhuǎn)，可以有兩種方法。

方法一：使用具有1圈光柵的碼盤(pán)和兩個(gè)光源。

通過(guò)調(diào)整碼盤(pán)光柵的間隔距離及兩個(gè)光源的位置，使A相信號(hào)和B相信號(hào)相差1/4周期（相位角差90度），這樣就可以通過(guò)判斷A相信號(hào)和B相信號(hào)的發(fā)生順序來(lái)判斷正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)。該方法的示意圖如下：

方法二：使用具有2圈光柵的碼盤(pán)和1個(gè)光源。

該方法使用具有2圈光柵的碼盤(pán)，外圈為A相光柵，內(nèi)圈為B相光柵，兩圈光柵之間間隔1/4寬度，如下圖所示：

除了A/B相，在實(shí)際應(yīng)用中，有的編碼器還提供零點(diǎn)脈沖信號(hào)。零點(diǎn)脈沖信號(hào)是在碼盤(pán)上增加一個(gè)同心的光柵孔，每轉(zhuǎn)一圈發(fā)出一個(gè)脈沖，其輸出信號(hào)稱(chēng)為Z相（Zero），如下圖：

這樣，增量型編碼器A相/B相/Z相的輸出信號(hào)如下圖所示：

增量型編碼器輸出的脈沖信號(hào)需要連接到PLC的高速計(jì)數(shù)器中。有些PLC的CPU模塊本身集成了高速計(jì)數(shù)器（比如，S7-200 SMART、S7-1200系列），可以將編碼器的輸出信號(hào)直接連接到CPU模塊集成的高速計(jì)數(shù)通道中；有的CPU本身沒(méi)有集成高速計(jì)數(shù)器（比如S7-300/1500系列），這種情況下需要使用專(zhuān)門(mén)的高速計(jì)數(shù)模塊。