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增量式编码器作为山东威力四柱液压机速度传感器

文章出处:【www.yeyaji66.com】人气: 发表时间:2019-03-07 11:33【
增量光学编码器(在2010年12月号中讨论)使用两个光学通道(同相和正交)检测旋转和方向,这两个光学通道产生彼此相位相差90°的脉冲序列。该结构每转产生大量脉冲,提供极佳的分辨率(每转多达10,000个计数),并且两个阶段都可供用户使用。一些配置具有逻辑电路以在一条线上提供高分辨率脉冲序列而在另一条线上提供感测位。对于一个旋转方向,感测位被设置为一个逻辑电平,而对于另一个旋转方向,感测位被设置为零逻辑电平。

集成速度感应
山东威力四柱液压机泵或电机设计师必须首先提出的问题之一就是为什么我们甚至需要车载速度传感。泵速传感器可能真的应该与原动机相关联。当然,在发动机驱动的移动设备中,有一个调节输出速度的速度控制系统。如果是这样,泵上的速度传感器的价值是多少,因为发动机的传感器会提供相同的信息?只要发动机和泵轴连接牢固,泵的传感器就会多余。

山东威力四柱液压机速度传感器应该位于何处以用于工业应用的问题更加开放。它应该在原动机轴上,还是应该在泵上?通过适当协调受影响和影响电力和液压动力传输领域的若干标准书写机构,可以促进答案。

关于山东威力四柱液压机速度感测的第二个重要问题与需要在两个方向上感测速度有关。在大多数应用中,泵不是在双向轴旋转下操作,尤其是在发动机驱动的设备中。因此,这个直接的讨论更多地是关于转速测量的一般陈述。然而,一些应用使用直流电动机为双向泵提供动力,以分别通过控制电动机的旋转方向和速度来改变到致动器的流动方向和速率。

用于速度感测的频率产生方法在这种应用中是有问题的,因为它们不固有地提供旋转方向信息。如果需要双向操作,则频率产生装置配备有两个输出通道。它们在编码器上标记为A和B ,分别称为同相和正交通道。

两个频率信号在所有速度下彼此相位相差90°,并且伴随着逻辑模块,两个通道的比较可以产生第三个信号,本质上是数字信号,称为方向位。例如,当轴顺时针旋转时,该位设置为一个逻辑电平; 逆时针旋转时,该位设置为零逻辑电平。因此,检测电路 - 例如运动控制器或控制计算机 - 只需要查看方向位以确定旋转方向。

关于测量速度的频率方法的另一个问题是信号计数电路必须接受所需频率的脉冲并将累积的数字处理成计算机接口可以解释的东西。该电路必须安装在控制计算机接口或传感器信号调理电子设备的某处。同样,计数器内容表示速度的值,并且计算机使用方向位来附加负号。

增量式编码器作为山东威力四柱液压机速度传感器
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妥协

到目前为止,兴趣主要集中在获得最佳分辨率的需求上 - 测量速度读数中的最大有效位数。速度测量(或任何测量)中的误差永远不会低于分辨率,这显然需要高分辨率。山东威力四柱液压机控制系统还受益于最小化测量误差。但是,还需要尽可能短的时间延迟。需要重复的是:依赖于频率测量的速度测量总是会导致显着的时间延迟,这对控制系统来说是毁灭性的。

改进的分辨率用于增加时间延迟。例如,我们已经看到10秒门时间如何在1秒门上增加一个有效数字。然而,除了速度最慢的电动液压系统外,延迟10秒会使机器毫无价值。系统设计人员必须始终在分辨率和最小时间延迟之间寻求最佳折衷。

使用数字频率方法时,计算机向计数器发出信号,表示它已准备好加速数据,然后启动计数器功能。计数器门控时间结束后,数据就绪,但不是之前。在计数器完成其累积过程之前对其进行采样将导致严重错误。因此,计算机始终接收旧的速度数据。在极限情况下,速度数据是如此之久以至于在进行校正动作时,校正量基于太旧的数据。

结果可以是使用速度信息的控制回路中的振荡,因为发生了过度校正。新手通常认为他们可以“欺骗”系统使时间延迟误差无效,通过比需要更早开始采样。不幸的是,这样的方案只会欺骗设计者,因为时间延迟总是存在的。为消除时间延迟误差,必须采用其他速度测量技术。

期间计量
已经讨论过的一个问题是数据在计数器中累积时的数据。另一个问题是频率测量方法总是导致平均(平均)值,取决于环境,这可能是也可能不是所希望的。另一个问题是数据显示分辨率的问题。如前所述,当使用频率测量速度时,随着速度变慢和变慢,除非门时间相应增加,否则有效位数会减少。

从频率测量切换到周期测量过程可以避免这些问题。尽管频率测量产生每单位时间的周期(以Hz 为单位测量),但周期测量产生每周期的秒数。通过利用与电子计数器和其他数字设备(例如计算机)相关联的时钟来测量脉冲之间的时间。

在正常频率测量的情况下,要计数的频率是来自编码器或磁性拾取器的频率,并且门控时间由电子计数器产生。然而,在测量周期时,信号角色有些逆转。要计数的频率取自电子计数器时钟,通常快于1 MHz。然后将门建立为未知信号的连续脉冲之间的时间。结果是计数器显示将包含在未知信号的连续脉冲之间消耗的秒数。

显然,当决定在临界点从频率切换到周期测量时,可以进行更准确的速度测量。为了使分辨率保持在最佳值,显然两个显示值必须相同。此外,几乎总是希望获得最大数量的有效数字,因为更有效的数字可以提高分辨率。山东威力四柱液压机系统设计人员可以选择测量频率或周期,从而产生更多有效数字。

探索直流转速计
另一种测量转速的常用方法是使用直流转速计。直流转速计的工作原理类似于低功率发电机 - 转速越快,输出电压越大。使用直流转速计有两个主要优点。首先,直流转速计通过改变其输出电压的代数符号来固有地区分旋转方向。其次,它在大多数轴速范围内发出高水平信号,因为它们适用于山东威力四柱液压机液压泵和电机。此功能消除了对外部放大的需要。例如,可以容易地实现例如1V / 1000rpm的输出电压。

增量式编码器作为山东威力四柱液压机速度传感器
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如果系统中的所有其他传感器将产生模拟输出,则存在第三个可能的优点。这样的决定意味着与控制计算机的基本接口将通过通用模拟 - 数字转换器(A / D)进行。数字接口不是必需的。

另一方面,直流转速计利用换向器和电刷将旋转的内部世界耦合到静止的外部世界。刷子在继续使用时磨损,导致电子噪音,最终导致失效。

转速计还产生一定量的纹波电压,其频率与轴速度同步。纹波电压非常类似于正排量泵和电机产生的压力波动。在闭环控制系统中,转速计的电刷换向器波纹可能存在问题。也就是说,当速度接近零时,纹波频率变得更低并最终达到控制系统试图跟随它的频率。

过滤这些频率也是有问题的。如果受控部件是以标称高固定速度运行的泵,则纹波频率通常很高,以至于控制回路无论如何都不能跟随它。然而,如果受控元件是必须在宽速度范围内操作的液压马达,那么换向器噪声频率可能足够低以至于液压系统可以尝试跟随它。直流转速计中的关键参数是它具有的换向器纹波量。

无刷直流转速计
无刷直流转速计实际上是交流设备,可在某些载波频率内部工作,例如400 Hz,1000 Hz或高达10 Khz。与编码频率发生器不同,无刷直流转速计的频率是恒定的。的振幅的输出是重要的变量,和现代转速计能够小于1%的速度-电压非线性性能。

直流功能是一种称为相敏解调器的特殊信号调理电路。(这是使用线性可变差动变压器的同一类型的信号调节器。)无刷直流转速计的内部操作严格地作为交流电机。但是,信号调节提供的直流输出电压与轴输入速度成正比,对旋转方向敏感。

然而,与刷式直流转速计不同,它不需要外部电源(除了需要旋转其轴),山东威力四柱液压机无刷直流转速计需要外部直流电源用于电子信号调理电路。这些转速计的优点在于它们的输出与输入相当线性,它们在旋转和固定部件之间没有任何物理接触,否则它们会磨损,并且它们基本上没有纹波电压。然而,它们通常比它们的刷式表兄弟更贵。

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