電機(jī)編碼器調(diào)零是什么意思？伺服編碼器調(diào)零方式及應(yīng)用案例

電機(jī)編碼器調(diào)零是電機(jī)維護(hù)和校準(zhǔn)中的一個(gè)關(guān)鍵步驟，尤其在伺服系統(tǒng)中尤為重要。伺服電機(jī)編碼器調(diào)零的目的是確保編碼器與電機(jī)軸的相對(duì)位置準(zhǔn)確，從而精確控制電機(jī)的運(yùn)動(dòng)。本文將詳細(xì)解釋電機(jī)編碼器調(diào)零的意義、伺服編碼器調(diào)零的不同方式，以及在實(shí)際操作中應(yīng)注意的事項(xiàng)。

一、電機(jī)編碼器調(diào)零的意義

電機(jī)編碼器是一種用于測(cè)量電機(jī)軸位置、速度和方向的傳感器。它通過(guò)將電機(jī)軸的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)運(yùn)動(dòng)的精確控制。編碼器調(diào)零是指將編碼器的參考位置（零點(diǎn)）與電機(jī)軸的某個(gè)特定位置對(duì)齊。這個(gè)過(guò)程對(duì)于電機(jī)的矢量控制至關(guān)重要，因?yàn)槭噶靠刂埔蕾?lài)于編碼器提供的精確位置信息。

伺服電機(jī)的控制原理是采用矢量控制方式來(lái)控制和驅(qū)動(dòng)的，因此編碼器的安裝角度（零點(diǎn)）在電機(jī)軸上有一個(gè)特定的位置。如果編碼器的零點(diǎn)位置不準(zhǔn)確，會(huì)導(dǎo)致電機(jī)的無(wú)功電流增大，轉(zhuǎn)矩不會(huì)隨著電流增大而增大，電機(jī)表現(xiàn)無(wú)力，甚至可能出現(xiàn)無(wú)法運(yùn)行的情況。因此，調(diào)零是確保伺服電機(jī)正常運(yùn)行的重要步驟。

二、伺服編碼器調(diào)零方式

伺服編碼器調(diào)零的方式可以根據(jù)編碼器的類(lèi)型（增量式或絕對(duì)式）和電機(jī)的具體需求而有所不同。以下是一些常見(jiàn)的調(diào)零方法：

增量式編碼器調(diào)零

增量式編碼器通過(guò)輸出一系列脈沖信號(hào)來(lái)測(cè)量電機(jī)的位置和速度。調(diào)零通常涉及以下幾個(gè)步驟：

緊急調(diào)零法：

1. 將電機(jī)從設(shè)備上拆下，以便進(jìn)行調(diào)試。

2. 拆除已損壞的編碼器，并安裝新的編碼器。

3. 將編碼器與軸固定好，使其可以自由旋轉(zhuǎn)。

4. 進(jìn)行調(diào)零對(duì)位：

● 在電機(jī)高速反轉(zhuǎn)時(shí)，調(diào)整編碼器角度直到電機(jī)停止。

● 在電機(jī)靜止?fàn)顟B(tài)下，慢慢反轉(zhuǎn)編碼器，記錄電機(jī)開(kāi)始反轉(zhuǎn)的位置，并調(diào)回靜止區(qū)域。

● 再按順時(shí)針?lè)较蚓徛{(diào)試編碼器，直到電機(jī)再次高速反轉(zhuǎn)，并記錄位置后調(diào)回靜止區(qū)。

使用示波器和直流電源定向：

1. 用一個(gè)直流電源給電機(jī)的UV繞組通以小于額定電流的直流電，將電機(jī)軸定向至一個(gè)平衡位置。

2. 用示波器觀察編碼器的U相信號(hào)和Z信號(hào)。

3. 調(diào)整編碼器轉(zhuǎn)軸與電機(jī)軸的相對(duì)位置，直到Z信號(hào)穩(wěn)定在高電平上。

4. 驗(yàn)證對(duì)齊是否有效，即電機(jī)軸每次自由回復(fù)到平衡位置時(shí)，信號(hào)都能穩(wěn)定在高電平上。

絕對(duì)式編碼器調(diào)零

絕對(duì)式編碼器可以直接輸出電機(jī)的絕對(duì)位置信息，而無(wú)需從零開(kāi)始計(jì)數(shù)。調(diào)零方式相對(duì)復(fù)雜，但原理類(lèi)似：

使用直流電源定向和示波器觀察：

1. 用一個(gè)直流電源給電機(jī)的UV繞組通以小于額定電流的直流電，將電機(jī)軸定向至一個(gè)平衡位置。

2. 用示波器觀察絕對(duì)編碼器的最高計(jì)數(shù)位電平信號(hào)。

3. 調(diào)整編碼器轉(zhuǎn)軸與電機(jī)軸的相對(duì)位置，直到最高計(jì)數(shù)位信號(hào)的跳變沿準(zhǔn)確出現(xiàn)在電機(jī)軸的定向平衡位置處。

4. 驗(yàn)證對(duì)齊是否有效，即電機(jī)軸每次自由回復(fù)到平衡位置時(shí)，跳變沿都能準(zhǔn)確復(fù)現(xiàn)。

利用編碼器內(nèi)部的EEPROM：

1. 將編碼器安裝在電機(jī)上，并固結(jié)編碼器轉(zhuǎn)軸與電機(jī)軸。

2. 用直流電源將電機(jī)軸定向至一個(gè)平衡位置。

3. 編碼器內(nèi)部的EEPROM存儲(chǔ)編碼器安裝在電機(jī)軸上后實(shí)測(cè)的相位。

4. 這種方法依賴(lài)于編碼器的內(nèi)置功能和軟件支持，簡(jiǎn)化了手動(dòng)對(duì)齊的過(guò)程。

三、實(shí)際操作中的注意事項(xiàng)

在進(jìn)行伺服編碼器調(diào)零時(shí)，需要注意以下幾點(diǎn)：

安全操作：在拆除和安裝編碼器時(shí)，確保電機(jī)已斷電，并遵循安全操作規(guī)程。

記錄位置：在拆除編碼器之前，記錄其安裝位置，以便重新安裝時(shí)能夠準(zhǔn)確復(fù)位。

精確測(cè)量：使用合適的工具和儀器（如示波器、直流電源）進(jìn)行精確測(cè)量和調(diào)整。

驗(yàn)證對(duì)齊：在調(diào)零完成后，進(jìn)行驗(yàn)證測(cè)試，確保編碼器與電機(jī)軸的相對(duì)位置準(zhǔn)確。

參考文檔：查閱制造商的文檔以獲取特定的校準(zhǔn)說(shuō)明，因?yàn)椴煌?a target="_blank">品牌和型號(hào)的編碼器可能有不同的調(diào)零方法和要求。

四、實(shí)際應(yīng)用案例

以下是一個(gè)實(shí)際應(yīng)用案例，展示了如何對(duì)伺服電機(jī)編碼器進(jìn)行調(diào)零：

背景：一臺(tái)伺服電機(jī)在更換編碼器后，出現(xiàn)運(yùn)行不穩(wěn)定的問(wèn)題。

診斷：初步判斷為編碼器零點(diǎn)位置不準(zhǔn)確。

調(diào)零過(guò)程：

1. 將電機(jī)從設(shè)備上拆下，準(zhǔn)備進(jìn)行調(diào)零。

2. 拆除舊的編碼器，并安裝新的編碼器。

3. 使用示波器和直流電源對(duì)電機(jī)軸進(jìn)行定向。

4. 調(diào)整編碼器角度，直到示波器上的信號(hào)穩(wěn)定。

5. 驗(yàn)證對(duì)齊是否有效，確認(rèn)電機(jī)軸在平衡位置時(shí)信號(hào)穩(wěn)定。

結(jié)果：經(jīng)過(guò)調(diào)零后，伺服電機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定，問(wèn)題得到解決。

五、結(jié)論

電機(jī)編碼器調(diào)零是確保伺服電機(jī)精確控制的重要步驟。不同類(lèi)型的編碼器（增量式或絕對(duì)式）有不同的調(diào)零方法，但基本原理相同。在實(shí)際操作中，需要遵循安全操作規(guī)程，使用合適的工具和儀器進(jìn)行精確測(cè)量和調(diào)整，并在調(diào)零完成后進(jìn)行驗(yàn)證測(cè)試。通過(guò)正確的調(diào)零方法和注意事項(xiàng)，可以確保伺服電機(jī)的正常運(yùn)行和精確控制。

審核編輯 黃宇