什么是電機(jī)編碼器？

在工業(yè)自動(dòng)化時(shí)代，發(fā)明了許多設(shè)備來(lái)進(jìn)行快速準(zhǔn)確的測(cè)量。在各種傳感器中，一些編碼器專(zhuān)為線(xiàn)性或角運(yùn)動(dòng)而設(shè)計(jì)。他們的工作過(guò)程包括固定每一個(gè)運(yùn)動(dòng)或旋轉(zhuǎn)，并通過(guò)數(shù)字或模擬信號(hào)實(shí)時(shí)傳輸實(shí)際位置。



由于電機(jī)屬于旋轉(zhuǎn)式設(shè)備，因此需要一個(gè)電機(jī)編碼器來(lái)進(jìn)行定位。它將正在旋轉(zhuǎn)的對(duì)象（軸）的旋轉(zhuǎn)角度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，允許您確定相同的旋轉(zhuǎn)角度（軸）、旋轉(zhuǎn)方向和相對(duì)于軸的位置。這種傳感器的需求是在尋找新的、更先進(jìn)的制造和操作眾所周知的伺服電機(jī)的方法時(shí)產(chǎn)生的。第一種是脈沖磁伺服電機(jī)編碼器，用于確定無(wú)刷直流電機(jī)（電子換向電機(jī)）系統(tǒng)中轉(zhuǎn)子的位置。編碼器在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中根據(jù)磁鐵的極數(shù)產(chǎn)生脈沖。

目前，根據(jù)運(yùn)動(dòng)類(lèi)型，我們至少有三種編碼器：光電的、有磁性的、電容的。與編碼器經(jīng)常溫度傳感器一起使用，因?yàn)樵跈C(jī)械運(yùn)動(dòng)或任何其他運(yùn)動(dòng)的地方，會(huì)發(fā)生摩擦和溫度升高，其值不應(yīng)超過(guò)允許的標(biāo)準(zhǔn)。

按結(jié)構(gòu)劃分的電機(jī)編碼器類(lèi)型，根據(jù)結(jié)構(gòu)，所有電機(jī)編碼器可分為兩大類(lèi)：

增量編碼器的結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單。增量編碼器（又稱(chēng)步進(jìn)編碼器）由以下組件組成：光源、帶有標(biāo)簽的圓盤(pán)、光電晶體管組件和信號(hào)處理電路。步進(jìn)編碼器盤(pán)被細(xì)分為精確定位的標(biāo)記。標(biāo)記的數(shù)量決定了每轉(zhuǎn)的脈沖數(shù)。

絕對(duì)編碼器 具有更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。其中，LED的紅外線(xiàn)透過(guò)碼盤(pán)照射到位于碼盤(pán)背面的光電晶體管讀出矩陣。在代碼盤(pán)角度位置的每一步，其暗部都會(huì)阻止光線(xiàn)進(jìn)入讀取矩陣的某些光電晶體管，這些光電晶體管將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。電信號(hào)又由編碼器電子設(shè)備轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制代碼。

電機(jī)編碼器類(lèi)型的第一步也是最重要的一步是電機(jī)本身的類(lèi)型。

它可以是交流電機(jī)、伺服電機(jī)、直流電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)。

對(duì)于交流電動(dòng)機(jī)，其轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生扭矩所需的電流是通過(guò)來(lái)自定子繞組的磁場(chǎng)的電磁感應(yīng)獲得的，通常使用增量編碼器。它們有助于將電機(jī)停止在所需位置，從而改變電機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)備的角度和位置。

直流電機(jī)通過(guò)其定子產(chǎn)生磁場(chǎng)。對(duì)于他們來(lái)說(shuō)，編碼器主要用于速度控制，為驅(qū)動(dòng)器提供有關(guān)電機(jī)速度的精確數(shù)據(jù)。

伺服電機(jī)是一種基于具有負(fù)反饋控制的電動(dòng)機(jī)的裝置。使用伺服驅(qū)動(dòng)器可以實(shí)現(xiàn)其負(fù)責(zé)的過(guò)程的高精度和可重復(fù)性。由于這些特性，伺服驅(qū)動(dòng)器廣泛用于解決各種工業(yè)問(wèn)題、機(jī)械工程和其他行業(yè)。由于其結(jié)構(gòu)，對(duì)于伺服電機(jī)編碼器，可以使用所有類(lèi)型，包括模塊化編碼器、絕對(duì)編碼器和增量編碼器。選擇基本上取決于所需信號(hào)的精度。

步進(jìn)電機(jī)是最精確和最具成本效益的。對(duì)于它們的控制，使用增量編碼器。它們?yōu)槟峁╅_(kāi)環(huán)系統(tǒng)中的精確數(shù)據(jù)。此外，編碼器可以根據(jù)步距角為您提供有關(guān)電機(jī)軸定位的信息

為電機(jī)系統(tǒng)選擇編碼器時(shí)應(yīng)考慮的因素

在為特定類(lèi)型的電機(jī)選擇編碼器時(shí)，需要考慮許多特性。這主要適用于使用編碼器測(cè)量的電機(jī)類(lèi)型。伺服電機(jī)編碼器

此外，一個(gè)重要的特征是編碼器的安裝方式，因?yàn)橹圃焐痰拿總€(gè)型號(hào)都有自己的安裝類(lèi)型特征。稍后我們將對(duì)其進(jìn)行更詳細(xì)的分析。

選擇編碼器時(shí)還應(yīng)該考慮什么？

信號(hào)類(lèi)型。編碼器以傳輸?shù)皆O(shè)備的信號(hào)形式提供有關(guān)對(duì)象定位的信息。較舊但可靠的模擬編碼器為此使用模擬信號(hào)。模擬編碼器因其與許多工業(yè)控制器的兼容性而廣受歡迎。最常見(jiàn)的信號(hào)是 0-10 V 和 4-20 mA。在這種情況下，電壓輸出更容易受到干擾、接線(xiàn)電阻的影響。電流輸出更能抵抗電噪聲，并且在通過(guò)長(zhǎng)電纜傳輸數(shù)據(jù)時(shí)信號(hào)損失較低。同時(shí)，它們正被帶有數(shù)字信號(hào)的工業(yè)編碼器成功取代。除了傳輸?shù)臏?zhǔn)確性，它們還與現(xiàn)代工業(yè)接口兼容。

與工業(yè)自動(dòng)化接口的兼容性。在工業(yè)系統(tǒng)轉(zhuǎn)向全自動(dòng)化的同時(shí)，選擇適合與所選接口交互的編碼器非常重要，例如，兼容 ProfiNet 或 ProfiBus。

防護(hù)等級(jí)是一個(gè)同樣重要的參數(shù)。特別是如果您在困難的操作條件下使用編碼器，例如由于電機(jī)發(fā)熱導(dǎo)致的高溫。

制造商。盡管現(xiàn)在許多制造商都提供此類(lèi)設(shè)備，但質(zhì)量和可靠性是并非所有人都遵守的參數(shù)。如果您想要獲得完美運(yùn)行的設(shè)備，以最大的準(zhǔn)確性和速度提供數(shù)據(jù)，最好優(yōu)先選擇Hengstler目錄中提供的成熟品牌。

編碼器的安裝類(lèi)型

在其最簡(jiǎn)單的形式中，編碼器連接到一個(gè)為測(cè)量速度的計(jì)數(shù)器。

然而，更多時(shí)候編碼器的工作是與控制器一起進(jìn)行的。一個(gè)例子是電機(jī)軸上的旋轉(zhuǎn)傳感器，它們將任何部件相互組合在一起。使用基于傳入數(shù)據(jù)的計(jì)算，系統(tǒng)監(jiān)控部件之間的間隙。當(dāng)達(dá)到某個(gè)最小值時(shí)，零件的注冊(cè)停止以免損壞它們。

另一種情況是電機(jī)上的編碼器與變頻器的連接，它們用作反饋元件。這里如何連接設(shè)備的原理更簡(jiǎn)單。旋轉(zhuǎn)角度傳感器使用接口板連接到它們。這允許精確地保持電機(jī)速度和扭矩。

總結(jié)

編碼器在結(jié)構(gòu)、工作原理和精度方面是多種多樣的設(shè)備。要為電機(jī)驅(qū)動(dòng)器選擇合適的編碼器型號(hào)，應(yīng)考慮幾個(gè)特性。這些是電機(jī)的類(lèi)型、編碼器本身的類(lèi)型、安裝類(lèi)型甚至編碼器的保護(hù)級(jí)別。歡迎您根據(jù)所有這些參數(shù)為您的工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)獲得可靠和精確的測(cè)量工具。

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