扩展连接电路设计原则及注意事项

主轴模块除了以上基本连接外，还可以连接外置编码器、磁传感器、负载表、倍率调节电位器等扩展器件，其连接要求如下。

1.外置检测元件配置

外置检测元件一般用于主轴位置控制，A型单传感器输入主轴模块可通过连接器JYA3连接外置方波输出编码器、磁传感器；B型双传感器输入的主轴模块可使用连接器JYA3或JYA4，连接外置编码器、磁传感器或正弦波输出编码器。

位置控制可根据主传动系统结构选择图7.2-6所示的4种常用编码器配置方案。

图7.2-6 主轴编码器配置

a）使用内置编码器 b）外置光电编码器 c）外置磁性编码器d）外置BZi/CZi编码器

模块可连接的外置式编码器有如下4类。

α型编码器：1024P/r方波脉冲输出编码器。

αS型编码器：1024λ/r正弦波输出编码器。

BZi型编码器：128～512λ/r正弦波输出、无前置放大器的分离型磁性编码器。

CZi型编码器：512～1024λ/r正弦波输出、带前置放大器的分离型磁性编码器。

2.分离型编码器结构

BZi、CZi型分离型磁性编码器的结构如图7.2-7所示。

图7.2-7 磁性编码器的结构

编码器由检测头与磁环组成，检测头上安装有90°相位差的A/B两相磁感应元件和Z相磁感应元件。A/B相磁性环上均匀布置有64～1024个磁体，磁性环每旋转一周，A/B两相检测头上可输出64～1024λ/r的正弦波信号；Z相磁性环上只布置1个磁体，磁性环每旋转一转，Z相只输出1λ/r的正弦波零位信号。检测头输出的正弦波信号可通过前置放大器进行整形和细分，细分倍率可达4096以上，从而可获得10²²P/r以上的位置检测脉冲。

3.方波编码器连接

A型或B型主轴模块的JYA3可连接传统的1024P/r方波脉冲输出α型光电编码器或接近开关，用于定向准停和主轴定位控制。JYA3与α型方波脉冲输出编码器的连接要求如图7.2-8所示。

图7.2-8 α型编码器的连接

4.磁传感器连接

如果主轴仅需要定向准停，JYA3还可以连接接近开关等磁性检测元件，作为位置检测输入。接近开关可以连接到JYA3上，其连接要求如图7.2-9所示。主轴模块对磁性检测元件的技术参数要求如下。

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图7.2-9 接近开关的连接

a）PNP集电极开路输出 b）NPN集电极开路输出

输出形式：NPN或PNP晶体管集电极开路输出。

开关频率：≥400Hz。

信号输出电压：DC24V±1.5V。

输出驱动电流：≥16mA。

关断漏电流：≤1.5mA。

5.正弦波编码器连接

JYA4为B型主轴模块的扩展接口，可连接正弦波输出的αS型、BZi型、CZi型编码器。JYA4与αS型与正弦波输出编码器的连接要求如图7.2-10所示。

图7.2-10 αS编码器的连接

图7.2-11 分离型编码器的连接

a）BZi编码器 b）CZi编码器

6.操作显示信号连接

主轴模块的JY1连接器可用于主轴外部操作和显示连接，它可以连接主轴倍率调整电位器、主轴转速表（SM）、主轴负载表（LM）。JY1的连接要求见图7.2-12所示。

主轴倍率调整电位器可对主轴转速进行倍率调整，JY1的连接端OVR1为调整电压输出，OVR2为调整电压输入，当OVR1与OVR2端的电压相等时，主轴倍率为100%。倍率调整电位器的阻值范围可以是2～10kΩ。主轴模块上的倍率调整电位器是直接对主轴驱动器内部速度给定的调整，而机床操作面板上的主轴倍率调整的是CNC输出的速度给定值，两者可以同时使用，此时的最终主轴转速倍率将是两者的乘积。

图7.2-12 操作显示信号的连接

主轴转速显示信号输出为模拟电压，在0～最高转速范围，输出电压从DC0～10V线性变化，转速显示的精度为±3%。

主轴负载显示信号输出为模拟电压，输出电压在DC0V～10V范围内线性变化，显示的精度为±15%。负载显示信号输出一般用于主轴功率显示，其输出电压根据电动机规格而不同，表7.2-1为常用主轴电动机的负载显示输出值。

表7.2-1 常用主轴电动机的负载显示输出