文章发布
网站首页 > 文章发布 > 杭州新能源直线编码器生产厂家

杭州新能源直线编码器生产厂家

发布时间:2023-10-08 01:02:46
杭州新能源直线编码器生产厂家

杭州新能源直线编码器生产厂家

摘要:为了提高转台伺服系统精度、抗干扰能力和提高可靠性,设计了一种基于磁栅位移传感器的角度测量装置。该装置以嵌入式微处理器STM32F103为核心构建,设计采用磁栅位移传感器,这种传感器能将位移信号转化为两路具有相位差的脉冲信号,将脉冲信号传输至STM32F103进行计数终将对位移的测量转化为对角度的测量,通过串口传送到上位机给出结果显示实验结果表明该装置具有较高的可靠性和测量精度。关键字:磁栅尺;角度测量;信号采集角度的测量是伺服转台系统的一个重要组成部分,目前广泛应用的角度测量传感器一般有光电编码器、光栅传感器2、正余弦旋转变压器等。光栅式传感器大量程测量精度仅低于激光干涉传感器,光栅测量技术成熟,精度和分辨率较高,应用较广泛。但由于机械振动易使光栅尺破碎,光栅尺抗冲击性、抗振性能不高,光器件的使用寿命短,结构定位组装复杂,成本较高,而正余弦变压器虽然构造简单,但是容易损坏不易维修。文中基于STM32微控制器,应用磁栅位移传感器设计了一种角度测量装置4,并且给出其硬件电路设计了及软件模块,后通过实验对其测量精度和可靠性进行了验证。1系统硬件设计及原理1.1角度测量系统总体设计角度测量系统硬件电路以ARM处理器为核心,由系统电源电路,传感器电路,通讯接口电路和主控芯片电路等5部分组成,本系统的硬件总体结构如图1所示。1.2 STM32F103微控制器本系统是高精度的位移测量传感器的信号处理系统,由于ST提供了完整的开发工具和库函数,使得用户方便的访问STM32的标准外设。因而在本设计中选择意法半导体ST公司推出的STM32F103微控制器STM32系列的微控制器是由意法半导体公司生产的基于 ARM Cortex--M3内核的微控制器,具有高性能、低成本、低功耗等特点。工作频率可达70MHz,内置高速存储器(128 kB Flash,20 kB SRAM),拥有丰富的增强I端口(大部分IO端口可5V兼容)和 USART、SPI、I2S、ADC、DAC等众多外设功能,提供84个中断、16级可配置优先级,并且可在-40~105℃的温度下工作。1.3磁栅位移传感器的工作原理磁栅位移传感器是一种可将位移转换为数字脉冲的传感器-12,这种传感器由磁栅尺、磁头组成。当磁头在尺上面发生位置变化时,编码器产生周期性的增量脉冲,因此,实现对脉冲的计数就可以完成对位移的测量。编码器可输出A,B,Z3个信号,其中A,B两路信号为相位相差90°的方波信号,Z相为每转一圈的标志信号,每圈只产生一个脉冲,信号波形图如图2所示。磁栅位移传感器的工作原理由波形图可以看出,在一个周期内,相位相差90°的AB两路信号可以有4种电平组合,分别是下图的4种组合状态。当磁头正向移动时,状态变化为10>11>01>00,反向移动时,状态变化为01>11>10>00,并且以此周期性循环,可以看到,无论在正向还是在反向移动的情况下,对于任意一个状态,它的前一个或后一个状态是一确定的。例如状态11,在正向移动时,前一个状态是10,后一个状态是01,而在反向移动式,前一个状态是01,后一个状态是10。因此,可根据A、B相组合电平的变化来判断磁头的移动方向和四倍频的细分计数。1.4差分信号转换电路在系统实验中,由于要采用磁柵尺作为位移传感器,而磁柵尺传感器输出的是差分信号,因而我们在信号处理系统中集成了差分信号转换电路,将磁栅尺输出的差分信号进行转换后送入下位机,由处理器芯片读取脉冲信号进行计数得到的数据通过RS232通讯接口送给上位机进行处理显示。转换电路如图3所示。差分信号转换电路 本设计中采用MAX3095作为传感器差分信号转换芯片,MAX3095是美国美信公司生产的四通道RS422/RS485发送器,其采用单5V电源供电,支持热插拔,具有ESD保护电路,因而能很好的实现光栅输入的差分信号的转换,本模块具体电路原理如图所示。经过磁栅输入的3对差分信号(六路)经过阻抗匹配电路后分别送入MAX3095芯片的3个通道,经过芯片接收转换后,转变成处理器能够识别的TTL信号送入STM32进行后续处理。1.5 RS232串口电路STM32F103芯片内部集 USART成有3个,因此本系统与上位机通讯通过RS-232串行接口来实现13-141,其结构简单,使用方便。本设计选用美信公司的MAX3232串口驱动芯片,该芯片是美信公司专门为电脑的RS-232标准接口设计的单电源电平转换芯片,使用+5V单电源供电,具有片载电荷泵升压、电压极性反转能力和功耗低等特点。内部集成2个RS-232驱动器和2个RS-232接收器。具体电路如图4所示。RS232串口电路2 软件设计 在本方案中,编码器A、B相的信号输入到STM32微控制器引脚,由两信号的上升和下降边沿分别触发中断请求,调用 GPIO ReadInput DataBit函数来读取引脚的输入值,高电平是1,低电平是0,从而得到A、B相信号组合的编码值,并根据现组合编码值的前一个状态来判断编码器是正转还是反转,正转则计数加1,反转则计数减1。例如,现得到组合状态值11,如果前一状态是10,则编码器正转,计数加1,如果是01,则相反。通过软件实现编码器信号的倍频鉴相和判断计数,后完成角度换算。当前状态为11的程序流程如图5所示。软件设计利用STM32较高的性能,实现软件四倍频鉴相计数,不但简化了电路结构,而且使系统开发方便、快捷、更具灵活性。在编码器相对运动一圈产生的15865个脉冲周期里,总共产生63460个周期性分频编码,由此可知,角度变化量△a与计数值n的关系:△a=n(6000/63460),单位为密位。角度在信号处理中需要使用Z相脉冲信号,在Z相脉冲产生中断时,角度计数清零,从而实现0密位的校正。3 实验结果 根据上述方案,完成硬件电路设计和相关软件的调试。实验将磁柵尺在一个圆环上绕满一圈并固定在电机的旋转轴上,将磁头固定在圆环上方,后对角度测量装置进行角度测量调试,并利用C+builder编写了上位机程序显示调试结果,上位机显示的测量结果如图6所示。从图中的结果可以看出本装置测量精度可以达到0.01密位,并且随着圆环的直径增大,精度将会越大实验结果4结论 文中设计了一种基于磁柵位移传感器的高精度角度测量系统,详细介绍了系统的测量原理,给出了总体设计电路图,并通过实验表明该角度测量系统具有响应速度快、测量精度高等优点,具有很高的研究意义和市场价值。

杭州新能源直线编码器生产厂家

杭州新能源直线编码器生产厂家

光栅尺:利用光的干涉和衍射原理制作而成的传感器。当两块栅距相同的光栅叠放在一起,同时让线纹构成一微小角度,这时在平行光照射下,与刻线垂直方向上就能看到对称分布的明暗相间的条纹,称为莫尔条纹,因此莫尔条纹是光的衍射和干涉作用的总效果。传统的光栅尺码盘的材料有玻璃、金属、塑料,玻璃码盘是在玻璃上沉积很薄的刻线,其热稳定性及精度可以达到普通标准、一般要求,但容易碎。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码盘差一个数量级。塑料码盘是经济型的,其成本低,精度和耐高温达不到高要求。光栅尺以精度见长,量程在长度0---3米范围性价比有明显优势,应用如金属切削机床、线切割、电火花、测量光学投影仪等等。因光栅尺生产工艺的原因,若测量长度超过5米,生产制造将很困难(两块玻璃尺要45°斜角对接以增加长度,用于玻璃尺镀铬机空间有限),价格会很贵。同等情况下进口光栅对工作环境的要求很高。磁栅尺:利用磁极的原理制作而成的传感器。基尺是被均匀磁化的钢带。S和N极均匀间隔排列在钢带上,通过读数头读取S,N极的变化来记数。而磁栅尺采用磁电式设计,通过磁感应器件、利用磁场的变化来产生和提供转子的位置,利用磁器件代替了传统的码盘,弥补了光电编码器的这一些缺陷,更具抗震、耐腐蚀、耐污染、性能可靠高、结构更简单。磁栅尺以耐水耐油污耐粉尘耐震动性见长,长度在2米以上性价比优势愈加明显,并且长度越长优势越明显。磁栅尺的量程可达30米。在大型金属切削机床如大的镗床、铣床,水下测量,木材石材加工机床(工作环境粉尘很重),金属板材压轧设备(大型成套设备)等应用方面有明显优势。磁栅尺长度越长优势愈加明显磁栅尺优点:1、专利录磁——3行N/S磁波,向量方式检测旋转磁波边界——角度,消除了传统的脉冲式强弱模糊磁界检测。磁栅尺优点2、与光栅尺对比相对较耐用、适应环境宽、免维护。磁栅尺优点3、针对恶劣加工环境具有超强的自身保护功能4、应用广泛及高端,磁栅尺读数头已应用于各行业各种设备。磁栅尺MRR系列应用3C/非标电子设备行业,玻璃设备行业,钣金机械行业以及金属加工行业等,应用的设备有:直线电机,半导体,液晶、折弯机,油压机,数控机床等等。

杭州新能源直线编码器生产厂家

杭州新能源直线编码器生产厂家

什么是磁栅? 磁栅是一种利用电磁特性和录磁原理对位移进行检测的装置。它一般分为磁性标尺、拾磁磁头以及检测电路三部分。在磁性标尺上,有用录磁磁头录制的具有一定波长的方波或正弦波信号。检测时,拾磁磁头读取磁性标尺上的方波或正弦波电磁信号,并将其转化为电信号,根据此电信号,实现对位移的检测。磁栅按其结构特点可分为直线式和角位移式,分别用于长度和角度的检测。磁栅具有精度高、复制简单以及安装调整方便等优点,而且在油污、灰尘较多的工作环境使用时,仍具有较高的稳定性。磁栅作为检测元件可用在数控机床和其他测量机上。

杭州新能源直线编码器生产厂家

杭州新能源直线编码器生产厂家

⑴ELGO磁栅尺与PLC连接,以CPM1A为例①NPN集电极开路输出NPN集电极开路输出这种接线方式应用于当传感器的工作电压与PLC的输入电压不同时,取光栅尺晶体管部分,另外串入电源,以无电压形式接入PLC。但是需要注意的是,外接电源的电压必须在DC30V以下,开关容量每相35mA以下,超过这个工作电压,则光栅尺内部可能会发生损坏。具体接线方式如下:磁栅尺的褐线接编码器工作电压正极,蓝线接磁栅尺工作电压负极,输出线依次接入PLC的输入点,蓝线接外接电源负极,外接电源正极接入PLC的输入com端。方法2:GIVI磁栅尺 的褐线接电源正极,输出线依次接入PLC的输入点,蓝线接电源负极,再从电源正极端拉根线接入PLC输入com端。②电压输出电压输出具体接线方式如下:磁栅尺的褐线接电源正极,输出线依次接入PLC的输入点,蓝线接电源负极,再从电源正极端拉根线接入PLC输入com端。不过需要注意的是,不能以下图方式接线。③PNP集电极开路输出PNP集电极开路输出具体接线方式如下:SIKO磁栅尺 的褐线接工作电压正极,蓝线接工作电压负极,输出线依次接入PLC的输入com端,再从电源负极端拉根线接入PLC的输入com端。线性驱动输出具体接线如下:输出线依次接入后续设备相应的输入点,褐线接工作电压的正极,蓝线接工作电压的负极。⑵与计数器连接,以H7CX(OMRON制)为例H7CX输入信号分为无电压输入和电压输入。①无电压输入:以无电压方式输入时,只接受NPN输出信号。体接线方式如下:褐线接电源正极,蓝线接电源负极,再从电源负极端拉根线接6号端子,黑线和白线接入8和9号端子,如果需要自动复位,则橙线接入7号端子。NPN集电极开路输出的接线方式接线方式与NPN集电极开路输出方式一样。② 电压输入NPN集电极开路输出的接线方式具体接线方式如下:褐线接电源正极,蓝线接电源负极,再从电源负极端拉根线接6号端子,黑线和白线接入8和9号端子,如果需要自动复位,则橙线接入7号端子。