《電子技術(shù)應(yīng)用》
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伺服電機(jī)增量式編碼器的相位對齊方式

2017-07-23

  主流的伺服電機(jī)位置反饋元件包括增量式編碼器,,絕對式編碼器,,正余弦編碼器,旋轉(zhuǎn)變壓器等,。

  增量式編碼器的相位對齊方式

  在此討論中,增量式編碼器的輸出信號為方波信號,,又可以分為帶換相信號的增量式編碼器和普通的增量式編碼器,,普通的增量式編碼器具備兩相正交方波脈沖輸出信號A和B,以及零位信號Z,;帶換相信號的增量式編碼器除具備ABZ輸出信號外,,還具備互差120度的電子換相信號各自的每轉(zhuǎn)周期數(shù)與電機(jī)轉(zhuǎn)子的磁極對數(shù)一致。帶換相信號的增量式編碼器的UVW電子換相信號的相位與轉(zhuǎn)子磁極相位,,電角度相位之間的對齊方法如下:

  1.用一個(gè)直流電源給電機(jī)的UV繞組通以小于額定電流的直流電,,U入,V出,,將電機(jī)軸定向至一個(gè)平衡位置,;

  2.用示波器觀察編碼器的U相信號和Z信號; 依據(jù)操作的方便程度,,調(diào)整編碼器轉(zhuǎn)軸與電機(jī)軸的相對位置,,或者編碼器外殼與電機(jī)外殼的相對位置;

  3.一邊調(diào)整,,一邊觀察編碼器U相信號跳變沿,,和Z信號,直到Z信號穩(wěn)定在高電平上(在此默認(rèn)Z信號的常態(tài)為低電平),,鎖定編碼器與電機(jī)的相對位置關(guān)系,;來回扭轉(zhuǎn)電機(jī)軸,松手后,,若電機(jī)軸每次自由回復(fù)到平衡位置時(shí),,Z信號都能穩(wěn)定在高電平上,則對齊有效,。

  撤掉直流電源后,,驗(yàn)證如下:

  用示波器觀察編碼器的U相信號和電機(jī)的UV線反電勢波形;轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)軸,,編碼器的U相信號上升沿與電機(jī)的UV線反電勢波形由低到高的過零點(diǎn)重合,,編碼器的Z信號也出現(xiàn)在這個(gè)過零點(diǎn)上。

  上述驗(yàn)證方法,,也可以用作對齊方法,。需要注意的是,此時(shí)增量式編碼器的U相信號的相位零點(diǎn)即與電機(jī)UV線反電勢的相位零點(diǎn)對齊,由于電機(jī)的U相反電勢,,與UV線反電勢之間相差30度,,因而這樣對齊后,增量式編碼器的U相信號的相位零點(diǎn)與電機(jī)U相反電勢的-30度相位點(diǎn)對齊,,而電機(jī)電角度相位與U相反電勢波形的相位一致,,所以此時(shí)增量式編碼器的U相信號的相位零點(diǎn)與電機(jī)電角度相位的-30度點(diǎn)對齊。

  有些伺服企業(yè)習(xí)慣于將編碼器的U相信號零點(diǎn)與電機(jī)電角度的零點(diǎn)直接對齊,,為達(dá)到此目的,,可以:

  1.用3個(gè)阻值相等的電阻接成星型,然后將星型連接的3個(gè)電阻分別接入電機(jī)的UVW三相繞組引線,;

  2.以示波器觀察電機(jī)U相輸入與星型電阻的中點(diǎn),,就可以近似得到電機(jī)的U相反電勢波形;依據(jù)操作的方便程度,,調(diào)整編碼器轉(zhuǎn)軸與電機(jī)軸的相對位置,,或者編碼器外殼與電機(jī)外殼的相對位置;

  3.一邊調(diào)整,,一邊觀察編碼器的U相信號上升沿和電機(jī)U相反電勢波形由低到高的過零點(diǎn),,最終使上升沿和過零點(diǎn)重合,鎖定編碼器與電機(jī)的相對位置關(guān)系,,完成對齊,。

  由于普通增量式編碼器不具備UVW相位信息,而Z信號也只能反映一圈內(nèi)的一個(gè)點(diǎn)位,,不具備直接的相位對齊潛力,,因而不作為本討論的話題。

  絕對式編碼器的相位對齊方式

  絕對式編碼器的相位對齊對于單圈和多圈而言,,差別不大,,其實(shí)都是在一圈內(nèi)對齊編碼器的檢測相位與電機(jī)電角度的相位。早期的絕對式編碼器會(huì)以單獨(dú)的引腳給出單圈相位的最高位的電平,,利用此電平的0和1的翻轉(zhuǎn),,也可以實(shí)現(xiàn)編碼器和電機(jī)的相位對齊,方法如下:用一個(gè)直流電源給電機(jī)的UV繞組通以小于額定電流的直流電,,U入,,V出,,將電機(jī)軸定向至一個(gè)平衡位置,;

  4.用示波器觀察絕對編碼器的最高計(jì)數(shù)位電平信號;

  依據(jù)操作的方便程度,,調(diào)整編碼器轉(zhuǎn)軸與電機(jī)軸的相對位置,,或者編碼器外殼與電機(jī)外殼的相對位置一邊調(diào)整,一邊觀察最高計(jì)數(shù)位信號的跳變沿,直到跳變沿準(zhǔn)確出現(xiàn)在電機(jī)軸的定向平衡位置處,,鎖定編碼器與電機(jī)的相對位置關(guān)系,;

  5.來回扭轉(zhuǎn)電機(jī)軸,撒手后,,若電機(jī)軸每次自由回復(fù)到平衡位置時(shí),,跳變沿都能準(zhǔn)確復(fù)現(xiàn),則對齊有效,。


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