磁編碼器是怎么進(jìn)行安裝調(diào)試的

本文主要介紹了磁編碼器的工作原理，探討了采用小型磁編碼器的電主軸編碼器的設(shè)置技術(shù)，經(jīng)過(guò)研究，總結(jié)出了適用于該系列磁編碼器的一些安裝調(diào)試方法。通過(guò)編碼器的相關(guān)信號(hào)調(diào)節(jié)編碼器與齒輪板的相對(duì)位置，從而提高了磁編碼器的輸出信號(hào)強(qiáng)度和檢測(cè)精度。

什么是磁編碼器

在現(xiàn)代自動(dòng)控制領(lǐng)域，編碼器經(jīng)常用于旋轉(zhuǎn)部件，以獲得旋轉(zhuǎn)部件的精確位置信息。通常使用光電編碼器和旋轉(zhuǎn)變壓器等角度傳感器來(lái)獲取旋轉(zhuǎn)部件的位置和速度信息。然而，旋轉(zhuǎn)變壓器體積大、精度低，光電編碼器無(wú)法承受強(qiáng)烈的振動(dòng)，這在一定程度上限制了工作環(huán)境。磁編碼器是一種基于磁敏元件的新型檢測(cè)裝置。與光學(xué)編碼器相比，磁旋轉(zhuǎn)編碼器具有體積小、速度快、成本低、不易受到油、水蒸氣等外部污染的優(yōu)點(diǎn)?？垢蓴_能力強(qiáng)，抗沖擊振動(dòng)能力強(qiáng)。因此，近年來(lái)，它們?cè)诠I(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，特別是在自動(dòng)化控制中的應(yīng)用有所增加。

磁性編碼器的原理

磁編碼器是一種新型的角度或位移傳感器，它使用磁阻或霍爾元件來(lái)測(cè)量角度或位移變化的磁性單元。磁性編碼器中的磁性裝置取代了傳統(tǒng)的碼盤(pán)，編碼器上的永磁體對(duì)旋轉(zhuǎn)的齒輪盤(pán)進(jìn)行磁化。當(dāng)磁化的齒輪盤(pán)與旋轉(zhuǎn)部件一起旋轉(zhuǎn)時(shí)，齒輪盤(pán)產(chǎn)生周期性的空間漏磁，直接影響磁阻，這導(dǎo)致內(nèi)部光束由于洛倫茲力而偏離或螺旋。這導(dǎo)致磁感應(yīng)部件內(nèi)的電勢(shì)差發(fā)生變化。宏觀表現(xiàn)為編碼器傳感器元件的磁阻的電阻值隨著外部磁場(chǎng)的變化而變化。磁阻效應(yīng)是操作磁編碼器的基本物理原理。磁極的數(shù)量，即齒盤(pán)上的齒數(shù)，決定了編碼器的分辨率。磁極的均勻性和剩磁的強(qiáng)度決定了旋轉(zhuǎn)編碼器的結(jié)構(gòu)和輸出信號(hào)的質(zhì)量。

編碼器的安裝和設(shè)置

提供了一種在有限空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的齒輪、電機(jī)和高速電主軸的非接觸測(cè)量技術(shù)解決方案。它與0.3mm或0.5mm模塊的高精度齒輪盤(pán)耦合。磁編碼器的輸出信號(hào)為兩個(gè)相位差為90°、頻率范圍為0-200kHz的正弦信號(hào)。編碼器電纜的最大長(zhǎng)度為100米，工作電壓為5伏，原點(diǎn)的識(shí)別形式為凹槽。為了在傳動(dòng)盤(pán)高速旋轉(zhuǎn)過(guò)程中保持良好的動(dòng)平衡，并減少離心力的偏轉(zhuǎn)，應(yīng)在傳動(dòng)盤(pán)的對(duì)稱(chēng)位置鉆孔。

編碼器共有六個(gè)信號(hào)輸出，可分為三個(gè)部分，即U1、U2和UN。當(dāng)測(cè)量速度或位置以增加信號(hào)強(qiáng)度并提高抗擾度時(shí)，減去具有正足跡的信號(hào)和具有負(fù)足跡的信號(hào)。當(dāng)齒輪順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，U1的相位在U290度之前，當(dāng)齒輪逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)U2的相位在U190度之前。編碼器每轉(zhuǎn)輸出一個(gè)UN脈沖。

編碼器信號(hào)輸出插頭是一種標(biāo)準(zhǔn)插頭，可以通過(guò)轉(zhuǎn)換連接到常見(jiàn)的主軸驅(qū)動(dòng)器，具有良好的兼容性。連接器接線方法與表1中的引腳編號(hào)相對(duì)應(yīng)，引腳8和9是溫度傳感器的接線引腳。這意味著來(lái)自溫度傳感器的信號(hào)通過(guò)引腳8和9進(jìn)入伺服模塊。

在維度表中，d是最重要的維度。如果這個(gè)參數(shù)太大，輸出信號(hào)的幅度就會(huì)減小，并影響速度和位置檢測(cè)的準(zhǔn)確性。如果由于齒輪盤(pán)制造精度的限制而過(guò)小，在高速旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，在離心力的作用下很容易出現(xiàn)偏差，導(dǎo)致齒輪盤(pán)劃傷編碼器表面，對(duì)編碼器造成無(wú)法修復(fù)的損壞。表中的推薦值可以補(bǔ)償這兩個(gè)方面的影響，使編碼器可以在更長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行且無(wú)誤差。

如果模塊為0.3mm，則應(yīng)使用0.15mm探針規(guī)；如果模塊為05mm，則應(yīng)采用0.20mm探針規(guī)。首先，在不擰緊螺釘?shù)那闆r下將編碼器連接到安裝位置。然后將相應(yīng)的探針規(guī)放置在齒盤(pán)的齒尖和編碼器之間，使三者牢固連接，并盡量確保編碼器的對(duì)稱(chēng)線穿過(guò)齒盤(pán)的中心，即編碼器的對(duì)稱(chēng)直線與齒盤(pán)的對(duì)稱(chēng)直線重合。然后使用扭矩扳手?jǐn)Q緊螺釘，最大扭矩為60Ncm。擰緊螺釘后，拔出探針規(guī)，然后使用專(zhuān)用電子設(shè)備細(xì)化編碼器的位置。

編碼器測(cè)試儀是一種便攜式手持式測(cè)試儀，型號(hào)為GEL 210Y005。通過(guò)檢測(cè)U1、U2和UN相關(guān)信號(hào)，可以精確地調(diào)整磁性編碼器相對(duì)于齒輪的幾何安裝位置。首先，為編碼器制作一個(gè)適配器，連接電線的方法如表1所示。適配器完成后，將磁性編碼器連接到測(cè)試儀器上，通過(guò)測(cè)試儀器左側(cè)的開(kāi)關(guān)切換測(cè)試元件，然后手動(dòng)旋轉(zhuǎn)主軸。測(cè)試儀器顯示相關(guān)測(cè)試元素的值?；谶@些值的大小，可以確定幾何位置偏差。然后手動(dòng)調(diào)整縮小方向的偏差，并再次進(jìn)行測(cè)量。經(jīng)過(guò)反復(fù)調(diào)整，測(cè)量值保持在允許范圍內(nèi)。

間隙是設(shè)置磁編碼器的一個(gè)重要參數(shù)，它直接影響信號(hào)幅度的大小。信號(hào)幅度與磁編碼器檢測(cè)到的表面磁場(chǎng)強(qiáng)度成正比，磁場(chǎng)強(qiáng)度與磁編碼器到齒輪盤(pán)的距離成反比。幅度雜散A/B和峰值參考spor分別表示信號(hào)U1/U2的幅度。參考點(diǎn)信號(hào)。正常情況下，檢測(cè)值在AC 290-400mV的范圍內(nèi)，表明氣隙范圍符合要求，如圖3所示。

信號(hào)參考偏移的調(diào)整應(yīng)在氣隙調(diào)整完成后進(jìn)行。在磁性編碼器的安裝過(guò)程中，存在一個(gè)偏差，該偏差主要影響正負(fù)信號(hào)合成后信號(hào)波形的整個(gè)縱向移動(dòng)的距離。合成信號(hào)可以用一個(gè)公式表示，其中該值表示在DC+20mV范圍內(nèi)正常滿(mǎn)足安裝要求的信號(hào)偏移的距離。造成這種現(xiàn)象的主要原因是編碼器位移后靠近齒盤(pán)的一端的信號(hào)幅度過(guò)大，導(dǎo)致合成信號(hào)參考的偏差。

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