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如何使用示波器对编码器测量进行故障排除?

发表时间:2021-08-19 18:13【 阅读量:-

  编码器是一种机电设备,通过将机械运动转换为数字信号来识别电机轴的角位置。旋转编码器是最常用的编码器,虽然线性编码器有一些特殊的使用情况。


  光学传感是一种广泛应用于编码器的技术。具有等间距孔的间歇盘与编码器的转子连接。带有光电探测器的LED光源与灭弧室的槽口通道对齐。当转子旋转且光通过槽口时,光电探测器产生脉冲。编码器数字信号的输出取决于中断盘中的通道数。

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  在大多数情况下,至少应在灭弧盘上切断两个通道。具有更高分辨率要求的编码器有多个通道,有时多达十几个。当光照在光电探测器上时,光电探测器输出最大电压脉冲。当没有光时,就没有电压。因此,编码器的输出将是数字信号。如果编码器有单通道灭弧盘,则只有一对输出电缆。


  双通道灭弧盘有两组输出电缆。输出电缆的数量是灭弧盘上通道数量的两倍。数字输出用于计算电机的速度、角位移和方向。


  用示波器测试编码器:


  需要示波器来测试编码器。示波器是一种测试仪器,它可以在二维图形上显示待测电压随时间的变化。它们可用于观察和比较编码器信号的振幅、频率和方向。间歇盘上的槽口设计用于使一个通道的输出信号在相同的时间内具有高电压和低电压。因此,可以观察到编码器的输出为占空比为50-50的方波。


  占空比是信号有效期的一小部分,其中周期指完成切换周期所需的时间。间歇圆盘中的两个通道设计为彼此交错90°。该偏移有助于区分转子的顺时针和逆时针旋转。高压或低压段表示180°的电动旋转。该占空比的一半表示90°的电气旋转。编码器的输出电缆连接双通道示波器观察输出波形,其外观如图2所示。如果来自AA'的信号与来自BB'的信号具有相同的振幅和频率,并且偏移90°,编码器工作正常。否则,修理或更换编码器。


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  编码器不同问题的故障排除:


  当编码器的操作出现问题时,建议在故障排除之前检查机械和环境因素。可能是短路、松耦合或其他环境问题。在下一步进行故障排除之前,必须完成基本检查,如检查输入电压和接线连接。如果有类似的工作编码器,请将其与正在运行的编码器交换,以确定问题是否由故障编码器引起。


  使用万用表:


  可以使用简单的万用表测量编码器的参数。万用表可测量旋转编码器的平均电压、峰值电压、频率和占空比。这可与制造商指示的标准输出进行比较,并可确定编码器是否有故障。


  在编码器发生故障的大多数情况下,即使编码器发生故障,万用表测得的值也正常。在这种情况下,示波器是故障排除的必要条件。


  编码器抖动:


  抖动由示波器上脉冲的向前和向后移动表示。抖动是由偏心间歇圆盘引起的。当偏心盘在壳体中移动时,两个通道似乎相对移动。这将导致通道A和通道B之间的相位随每次旋转而变化。


  编码器抖动的特点是抖动只出现在一个通道上。如果所有通道中的信号都抖动,则可能表明示波器有故障或编码器抖动以外的错误。如果确定编码器抖动,则应将零件送至制造商进行维修或更换。


  信号闪烁:


  信号闪烁是输出信号中的尖峰。它可能与编码器抖动相混淆。然而,编码器抖动在相位变化中显示出一致的模式,并且信号闪烁似乎是随机的。一些编码器安装允许插值以提高输出的有效分辨率。在这种情况下,信号闪烁是正常操作的一部分。如果使用插值,则它是设备规范的一部分。如果观察到闪烁信号,请查阅设备数据表,以检查其是否属于正常操作的一部分。


  扩展编码器脉冲:


  当输出脉冲的前沿或后缘被拉长时,通道上的槽口被交叉的次数可能被错误读取。这可能导致轴的速度和位置计算不正确。


  安装问题是编码器脉冲扩展的常见原因。耦合器松动可能会对脉冲造成微小的意外冲击,且易于维修。当松动编码器随电机轴旋转时,示波器上显示为宽扩展脉冲。扩展脉冲并不表示编码器有问题。相反,该问题可能是由于编码器和电机安装不当造成的,可通过正确重新安装设备来解决。


  低振幅信号:


  低振幅信号看起来像方波,但振幅远低于设备规格。信号的振幅过低,控制器或PLC无法读取。这通常是由于线路连接不良或来自不同信道的串扰造成的。同样,该读数并不表示编码器有故障。检查连接并重新连接编码器将解决此问题。


  鱼翅脉搏:


  脉冲的上升沿有一定的延迟以达到全振幅。在示波器上,它看起来像一条类似于鱼翅的圆形曲线。这可防止控制器或计数器清除检测脉冲。这可能是由于用于传输输出信号的长电缆造成的。低电容双绞线可以用来减少这种失真。


  延迟的其他原因可能是负载、速度和/或编码器电阻。一般来说,当编码器的分辨率较高时,延时会更大。


  步进编码器脉冲:


  使用步进编码器脉冲,示波器上输出信号的振幅将以多个步骤而不是单步上升和下降。这使得信号接收器难以准确计数,并导致速度和位置计算错误。这些步骤在所有通道中显示相同。该错误是由编码器输出侧的各种电缆短路引起的,可通过移除任何杂散导线、开路绝缘或短路电缆轻松纠正。

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