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                        增量式編碼器和絕對式編碼器的選擇區別

                        更新時間:2023-08-21   點擊次數:584次

                        增量式編碼器和絕對式編碼器的選擇區別,選擇編碼器前您需要了解以下內容:

                          1.您的應用的復雜程度?

                          2.您需要控制的參數(速度、位置、方向)?

                          3.如果斷電,您可以承受返回初始位置導致的成本嗎?

                          4.您的應用需要的性能水平(單圈脈沖數)?

                          5.編碼器如何與系統中其他電子設備通訊?您的系統是否需要通過多種通訊種協議中的一種進行通訊?

                          6.您的應用是否是成本敏感型應用?

                        在選擇編碼器時用戶必須考慮一些至關重要的應用特性:是跟蹤直線運動還是旋轉運動?采用光學編碼器還是磁性編碼器?此外為成功實現專業應用,用戶還應考慮是選擇增量式編碼器還是絕對式編碼器--即使采用相同的傳感機制,這兩種編碼器的性能也有巨大差異。為實現一個成功的應用系統您需要了解上述兩種編碼器的所有相關特性并做出正確選擇。

                        顧名思義,絕對式編碼器可以記錄編碼器在一個絕對坐標系上的位置,而增量式編碼器可以輸出編碼器從預定義的起始位置發生的增量變化。增量式編碼器需要使用額外的電子設備(通常是PLC、計數器或變頻器)以進行脈沖計數,并將脈沖數據轉換為速度或運動數據,而絕對式編碼器可產生能夠識別絕對位置的數字信號。綜上所述,增量式編碼器通常更適用于低性能的簡單應用,而絕對式編碼器則是更為復雜的關鍵應用的好選擇--這些應用具有更高的速度和位置控制要求。輸出類型取決于具體應用。

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                        當增量式編碼器移動時,編碼器會產生一個正比于軸旋轉速度(旋轉編碼器)或運動距離(線性編碼器)的二進制脈沖流。采用光學編碼器時,放置在LED光源和光傳感器之間的特定樣式的碼盤或直線碼帶可交替導通或阻斷光束,由此產生模擬信號;然后額外電路(通常是板載ASIC)會將模擬信號轉換為方波。磁性編碼器可以采用多種機制運行,但都會旋轉一個磁場,由此產生電壓脈沖或可以轉換為脈沖的電阻變化。

                        單通道增量式編碼器只能輸出單脈沖流,因此只能提供有限信息。根據編碼器的分辨率,即旋轉編碼器每圈的脈沖數或線性編碼器運動的運動距離(毫米/英寸),外部電子設備可以進行脈沖計數,并計算速度或相對某個參考坐標(起始位置)的軌道偏移,由此確定編碼器位置。單通道設計為單向輸送機系統等應用提供了出色的解決方案。

                        單通道編碼器操作簡單、牢固耐用且價格經濟,但是它有一個重要缺陷,即無法確定運動方向。確定運動方向需要編碼器具有更多輸出(通常采用相位差為90°的雙通道設計,實現通道"A"和通道"B"獨立輸出)。由于雙通道編碼器的信號輸出具有2個上升沿和2個下降沿,因此有時也稱為正交編碼器。運動方向決定哪個通道先到達高電平,這使得處理器可方便地監控運動方向。操作人員可通過觸 發一個或兩個通道的脈沖前沿和后沿提高 編碼器分辨率--最大可提高4倍。

                        增量式編碼器一般只適用于簡單應用,無論控制設備是計數器、PLC還是變頻器,直接連接編碼器和控制器即可。

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                        增量式編碼器的最大缺點是系統斷電時(例如臨時停電)它不會跟蹤任何由編碼器輸出的增量變化。

                        因此,為了提供準確的位置數據,增量式編碼器在啟動時必須返回初始位置。對于輸送機這樣每晚都會停機,然后每天早上再重新啟動的應用而言,增量編碼器返回初始位置不會對應用造成影響。但是在汽車裝配機械手臂等應用中,如果焊接座椅支架時斷電,增量編碼器返回初始位置會嚴重損壞產品和機械手臂。絕對式編碼器是實現高可靠性應用的理想之選。

                        與增量式編碼器不同,絕對式編碼器不會輸出脈沖,而是輸出數字信號以指示編碼器位置,并將編碼器位置作為絕對坐標系中的靜態參照點。因此,絕對式編碼器在斷電時仍然能夠保存其絕對位置記錄。重新啟動后系統可立即恢復運動,無需返回初始位置。

                        絕對值型旋轉編碼器具有一個連接在軸上的碼盤和一個固定光柵,允許系統為每一個行程點都生成一個*一的二進制標識符(線性傳感器工作原理與此類似,為簡單起見,本文將重點介紹旋轉編碼器)。隨著碼盤旋轉到固定光柵上,系統會定期讀取標識符,將其作為多位數字信號輸出。相關控制器或變頻器可輪詢編碼器以捕獲位置數據,并可直接利用這些數據或將其處理為速度信息。

                        光學編碼器的固定光柵上具有交替的透明和不透明區,同樣,碼盤上也有透明和不透明區,這就形成了一組碼盤圈(碼道),并在碼道上形成輻射區(參見圖3);每一個碼道都由一對不同的LED光源/光傳感器讀取。碼盤位于固定光柵頂部,通常位于包含檢測器矩陣和相關電子器件的傳感專用集成電路(ASIC)上部。隨著碼盤旋轉,碼盤的透明區定期與固定光柵上的透明區重合,使光信號得以到達檢測器并生成脈沖。碼盤上每一個碼道對應輸出中的一個bit;碼道數量為n時可生成2n個輻射位置。絕對式編碼器的現行標準分辨率是12bit,或每旋轉一圈生成4096個位置。此外某些型號的產品還可提供22bit(4.19x106個位置)或更高的分辨率。

                        磁性編碼器工作原理與光學編碼器類似。

                        某些應用涉及長距離運動,需使用多圈型碼盤,此時,第2個碼盤(或更多碼盤)與主碼盤嚙合,跟蹤主碼盤的旋轉數。每次主碼盤旋轉完畢后,第2個碼盤都會進行索引,這種設計為索引碼盤每圈中軸的位置都分配了一個X一的坐標--最多4096圈。

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