产品描述
西门子模块6ES7231-7PD22-0XA8参数详细
1、按信号的原理分:增量式编码器、绝对式编码器、混合式编码器
1)增量式编码器
直接利用光电转换原理输出三组方波脉冲a、b和z相;a、b两组脉冲相位差90º,从而可方便地判断出旋转方向,而z相为每转一个脉冲,用于基准点定位。它的优点是原理构造简单,机械平均寿命可在几万小时以上,抗干扰能力强,可靠性高,适合于长距离传输。其缺点是无法输出轴转动的绝对位置信息。
2) 绝对式编码器
利用自然二进制或循环二进制(格雷码)方式进行光电转换的。绝对式编码器与增量式编码器不同之处在于圆盘上透光、不透光的线条图形,绝对编码器可有若干编码,根据读出码盘上的编码,检测绝对位置。编码的设计可采用二进制码、循环码、二进制补码等。它的特点是:
(1)可以直接读出角度坐标的绝对值;
(2)没有累积误差;
(3)切除后位置信息不会丢失。但是分辨率是由二进制的位数来决定的,也就是说精度取决于位数,目前有10位、14位等多种。
3)混合式绝对值编码器
它输出两组信息:一组信息用于检测磁极位置,带有绝对信息功能;另一组则完全同增量式编码器的输出信息。
绝对值编码器是一种直接编码和直接测量的检测装置。它能指示绝对值位置,没有累积误差,电源切除后,位置信息不丢失。常用的编码器有编码盘和编码尺,统称为码盘。从编码器的使用记数来分类,有二进制编码、二进制循环码(葛莱码)、二-十进制码等编码器。从结构原理分类,有接触式、光电式和电磁式等几种。
混合式绝对值编码器就是把增量制码与绝对制码同做在一块码盘上。在圆盘的*外圈是高密度的增量条纹,中间有四个码道组成绝对式的四位葛莱码,每1/4同心圆被葛莱码分割成16个等分段。该码盘的工作原理是三极记数:粗、中、精计数。码盘转的转数由对“一转脉冲”的计数表示。在一转以内的角度位置有葛莱码的4*16不同的数值表示。每1/4圆葛莱码的细分有*外圆的增量码完成。
增量式光电编码器:测速,测转动方向,测移动角度、距离(相对)。
b:工作原理:
1)光电编码器的组成:一个中心有轴的光电码盘,在圆盘上有规则地刻有透光和不透光的线条,在圆盘两侧,安放发光元件和光敏元件。当圆盘旋转时,光敏元件接收的光通量随透光线条同步变化,光敏元件输出波形经过整形后变为脉冲,获得四组正弦波信号组合:a、/a、b、/b ,每个正弦波相差90度相位差(相对于一个周波为360度)用以判断旋转方向。码盘上有z相标志(参考机械零位),每转一圈输出一个z相脉冲以代表零位参考位。
2)由于a、b两相相差90度,可通过比较a相在前还是b相在前,以判别编码器的正转与反转,如果a相脉冲比b相脉冲超前则光电编码器为正转,否则为反转;通过零位脉冲,可获得编码器的零位参考位。
3)当脉冲数已固定,而需要提高分辨率时,可利用90°相位差a、b两路信号,对原脉冲数进行2倍频或4倍频。
4)轴的每圈转动,增量型编码器提供一定数量的脉冲。周期性的测量或者单位时间内的脉冲计数可以用来测量移动的速度。如果在一个参考点后面脉冲数被累加,计算值就代表了转动角度或行程的参数。双通道编码器输出脉冲之间相差为90º。能使接收脉冲的设备接收轴的旋转感应信号, 因此可用来实现双向的定位控制;另外,三通道增量型旋转编码器每一圈产生一个称之为零位信号的脉冲。
编码器的材料有玻璃、金属、塑料,玻璃码盘是在玻璃上沉积很薄的刻线,其热稳定性好,精度高,金属码盘直接以通和不通刻线,不易碎,但由于金属有一定的厚度,精度就有限制,其热稳定性就要比玻璃的差一个数量级,塑料码盘是经济型的,其,但精度、热稳定性、寿命均要差一些。
b)分辨率
编码器以每旋转360度提供多少的通或暗刻线称为分辨率,也称解析分度、或直接称多少线,一般在每转分度5~10000线。
c)机械转速和转速
机械转速
编码器的机械转速以每分钟*大可以旋转多少圈表示——rpm。
电气转速
编码器的电气转速也称为开关频率,是读取每个脉冲信号的反应速度,以每秒多少次表示——hz。
1.*大工作速度应同时兼顾编码器的机械转速、电气转速以及编码器后续接收设备的开关频率。
nmax=fmax×60/z;nmax:*大转速;fmax:*高响应频率;z:每转输出脉冲数
2.每秒钟光电编码器输出的脉冲个数:
n=电机的转速n×每转线数/60
例如,当电机的转速n=1000转/分,线数为600,则每秒钟光电编码器的脉冲个数应为
n=1000 × 600/60=10000(个)脉冲
若n=1转/分
则n=1 × 600/60 =10(个)
d)信号输出:正弦波(电流或电压)、方波(ttl、htl)、集电极开路(pnp、npn)、推拉式
其中:
ttl为长线差分驱动(对称a,/a;b,/b;z,/z);
htl也称推拉式、推挽式输出,编码器的信号接收设备接口应与编码器对应。
e)信号连接
连接设备:计数器、、计算机
连接方式:
1. 单相连接:
用于正反向计数和测速
2. a、b两相连接:
用于正反向计数、判断正反向和测速
3. a、b、z三相连接:
用于带参考位修正的位置测量。
1)plc和计算机连接的模块有低速模块与高速模块之分,开关频率有低有高。
2)三相连接:
由于带有对称负信号的连接,电流对于电缆贡献的电磁场为0,衰减*小,抗干扰*佳,可传输较远的距离。
对于ttl的带有对称负信号输出的编码器,信号传输距离可达150米。
对于htl的带有对称负信号输出的编码器,信号传输距离可达300米。
发热是的一个普遍现象,但怎样的发热程度才算正常,以及如何尽量减小步进电机发热呢?以下是简单的分析。
1、步进电机发热的原因
1.步进电机为什么会发热对于各种步进电机而言,内部都是由铁芯和绕组线圈组成的。绕组有电阻,通电会产生损耗,损耗大小与电阻和电流的平方成正比,这电流不是标准的直流或正弦波,还会产生谐波损耗;铁心有磁滞涡流效应,在交变磁场中也会产生损耗,其大小与材料、电流、频率、电压有关,这叫铁损。铜损和铁损都会以发热的形式表现出来,从而影响电机的效率。步进电机比较大,且谐波成分高,电流交变的频率也随转速而变化,因而步进电机普遍存在发热比一般交流电机严重。
2.步进电机发热的合理范围电机发热允许到什么程度,主要取决于电机内部绝缘等级。内部绝缘性能在高温下(130度只要内部不超过130度,电机便不会损坏,而表面温度会在90度以下。,步进电机表面温度在70-80度都是正常的。简单的温度测量方法有用点温计的,也可以粗略判断:用手可以触摸1-2秒以上,不超过60度,用手只能碰一下,大约是70-80度,滴几滴水迅速气化,则90度以上了。
3.步进电机发热随速度变化的恒定,以保持恒力矩输出。速度高到程度,电机内部反电势升高,电流将逐步下降,力矩也会下降。,因铜损带来的发热相关了。静态和低速时却不尽然,而电机整个的发热是二者之和,上述只是一般情况了。
2、电机的发热现象的危害性
发热带来的影响电机发热虽然没必要理会。但是,严重的发热会带一些负面影响。如电机内部各部分热膨胀系数不同导致结构应力的变化和内部气隙的微小变化,会影响电机的动态响应,高速会容易失步。又如有些场合不允许电机的过度发热,如医疗器械和高精度的测试设备等。
3、步进电机的发热问题的解决方法
1.减少电机的发热减少发热, 就是减少铜损和铁损,减少铜损有两个方向,减少电阻和电流,这就要求在选型时,尽量选择电阻小和额定电流小的电机,对两相电机,能用串联电机的就不用并联电机,但是这往往与力矩和高速的要求相抵触。
2.对于已经选定的电机,则应充分驱动器的自动半流控制功能和脱机功能,前者在电机处于静态时自动减少电流,后者干脆将电流切断。
3.另外,细分驱动器电流波形接近正弦,谐波少,电机发热也会较少。减少铁损的办法不多,电压等级与之有关,高压驱动的电机虽然会带来高速特性的提升,但也带来发热的增加。
4.应当选择合适的驱动电压等级,兼顾高带性、平稳性和发热、噪音等指标。
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