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編碼器的結構與工作原理
編碼器的結構與工作原理
更新时间:2025-04-02 15:20:40

編碼器的結構與工作原理(編碼器原理霍爾應用原理)1

電機中若具備電子銘牌功能,在應用中就可以直接使用,不需要需要調整編碼器;如雷賽交流伺服電機具有電子銘牌功能,能自動識别電機型号,參數并對應匹配參數就能發揮伺服優異性能。若不具備電子銘牌功能的電機,則需要調整編碼器和電角度。那麼,這類伺服電機如何選擇及調整編碼器以适配高低壓交流伺服驅動呢?

下面我們以雷賽LD5系列伺服為例,通過編碼器原理、霍爾應用原理、調整步驟三個方面進行解讀:

一、編碼器原理

編碼器的種類有很多種,輸出的信号形式也有很多種,目前主要使用的為光電編碼器,輸出信号形式為脈沖方式,其原理如下圖1

圖1

編碼器的結構與工作原理(編碼器原理霍爾應用原理)2

光電碼盤安裝在電機軸上,其上有環形通、暗的刻線。通過LED發射光源,多組光耦器件矩陣排列提升信号穩定性,并通過接受光源的強弱,内部進行比較輸出A、B兩路信号。A、B信号相差90度相位差。另外每轉輸出一個Z相脈沖以代表零位參考位。

由于A、B兩相相差90度,可通過比較A相在前還是B相在前,以判别編碼器的正轉與反轉。

為增加編碼器信号長線傳輸的穩定性,A、B、Z信号輸出時經差分輸出以增加信号穩定性。

光電編碼器的霍爾信号U、V、W其産生原理與A、B信号基本一緻。無刷或低壓伺服也有通過磁環及霍爾元件來産生霍爾信号。

二、霍爾應用原理

編碼器的結構與工作原理(編碼器原理霍爾應用原理)3

編碼器的結構與工作原理(編碼器原理霍爾應用原理)4

編碼器的結構與工作原理(編碼器原理霍爾應用原理)5

2、 運行演示(為方便理解,用一對極電機作圖)

第一:判斷轉子位置

編碼器的結構與工作原理(編碼器原理霍爾應用原理)6

圖2

如圖2,編碼器讀數頭獲得的霍爾U、V、W信号将轉子位置劃分為6個區域,霍爾信号如下表

編碼器的結構與工作原理(編碼器原理霍爾應用原理)7

如圖3所示,轉子位于0-60°位置,則定子給出一與30°位置垂直的磁場使之旋轉,如下圖:

編碼器的結構與工作原理(編碼器原理霍爾應用原理)8

圖3

此磁場方向初始一直保持不變,直至遇到第一個霍爾上升下降沿,便進行改變,如圖4:

編碼器的結構與工作原理(編碼器原理霍爾應用原理)9

圖4

從此以後便根據A、B信号判斷轉子位置,使定子磁場一直保持與轉子磁場垂直。

三、調試步驟

1、 定義電機繞組U、V、W

電機繞組U、V、W反電動勢需滿足U超前V超前W。用示波器測量電機三相繞組的反電動勢波形,得到如下波形圖5:

編碼器的結構與工作原理(編碼器原理霍爾應用原理)10

圖5

則可定義黃色波形所對應繞組為U,藍色波形所對應繞組為V,紅色波形所對應繞組為W。

2、檢測編碼器定義旋轉正方向是否與電機旋轉正方向一緻。

編碼器的結構與工作原理(編碼器原理霍爾應用原理)11

1、按雷賽定義的旋轉方向(逆時針)運轉電機帶動編碼器運轉,測試其定義的A、B信号波形,如圖6:

編碼器的結構與工作原理(編碼器原理霍爾應用原理)12

圖6

編碼器的結構與工作原理(編碼器原理霍爾應用原理)13

2、按雷賽定義的旋轉方向(逆時針)運轉電機帶動編碼器運轉,測試其定義的霍爾U、V、W信号波形,

編碼器的結構與工作原理(編碼器原理霍爾應用原理)14

圖7

編碼器的結構與工作原理(編碼器原理霍爾應用原理)15

3、霍爾信号與反電動勢相位關系

如圖8中的對相位關系

編碼器的結構與工作原理(編碼器原理霍爾應用原理)16

圖8

編碼器的結構與工作原理(編碼器原理霍爾應用原理)17

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