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自动化中常用的不同类型的电机编码器

time:2020-08-06    Author: Smart Star

什么是电机编码器?

电机编码器是一种设备,它记录自动化控制系统或需要位置数据的任何包含电机的机器的位置数据。

从机器人手臂到3D打印机,它们无所不在。编码器在使自动机械正常运行中起着关键作用。

它们允许精确测量系统中的运动部件。电机编码器在很多方面都是有好处的,例如,线性编码器经常用于轨道应用中,并允许CNC机器和3D打印机精确地制造零件,而旋转编码器则使制造机械臂成为可能。它们发送的信号在正确的时刻用于激活控制器或PLC的不同输出。

电机编码器如何工作?

编码器根据上述两种不同的旋转或线性系统之一,通过向控制设备提供电信息来工作。在编码器中,还有几种将物理变化转换为电数据的机制:电阻式,机械式,磁性和光学式,其中光学编码器是制造中最常见的形式。

 

光学编码器包含至少一个光发送器和一个光接收器,以将物理运动转换为电信号以供控制器处理。无论采用哪种转换方法,编码器始终将是线性或旋转编码器。

在光学编码器中,旋转式和线性式都使用“窗”从固体表面切出,这仅允许光逐渐穿过接收单元。线性编码器使用的传感器可检测沿着路径长度的条带中的不同图案,而旋转编码器则由带有槽的磁盘组成,这些槽可将信号发送回控制系统。

在光学系统中,发送单元发出恒定的光束,并且随着系统的移动,光束逐渐被破坏。每当接收单元检测到来自发送单元的光时,它就会向控制器发送电信号。视应用而定,有各种配置的磁盘或轨道会阻挡/接收光线。这些包括绝对位置编码器和增量编码器。

绝对和增量编码器:有什么区别?

绝对编码器使用多个光传感器将二进制代码发送到控制器。它们具有与光发送器/接收器对相对应的不同插槽。对于单圈绝对编码器,这些插槽创建一个二进制代码,该代码可以告诉电机一转内的角位置。

多转磁绝对编码器

在需要更高精度和更大范围的应用中,多圈编码器使用齿轮减速和两个编码器盘来实现更大范围的已知位置。绝对值编码器更适用于断电后需要位置数据的情况,最常见的情况是在安全电路中。

增量编码器具有均匀间隔的插槽,可将脉冲发送到控制器。这些编码器依赖于从零位置开始计数的脉冲,因此,在系统由于任何原因断电的情况下,拥有一个已知位置以重新开始计数很重要。

在仅需要电动机速度的情况下,可以将模拟信号发送到控制器,使其能够将这些数据处理成有用的应用程序。

 

如果位置数据对于该过程是必需的,则编码器可以将电脉冲发送到控制器,以解密电动机在其边界区内的位置。

线性编码器在哪里使用?

线性编码器使用传感器或刻度尺的“切口”将电脉冲信号发送到控制器。这些脉冲信号可以由PLC解密,并转换为用于后续设备的指令。

线性编码器在带有滑动定位器的应用中更好,例如3D打印机或CNC机器。它们是需要将精确的高速数据传输到控制器的过程的理想选择。如果某些线性编码器不是绝对编码器,则在掉电或PLC /控制器重启后将需要一个参考位置来找到零。

绝对值编码器在位置上使用二进制,增量编码器只能发送启动后控制器计数的脉冲。当必须重新启动位置数据时,可以使用限位开关或传感器提供参考点。

基于绝对编码的线性编码器无需移动或使用参考点就能找到其位置。他们使用源自多个尺度的二进制代码来确定位置。

这在应用程序过程中提供了更大的灵活性,并在涉及重启后安全性的领域中提供了更多机会。

旋转编码器的使用

旋转编码器由附在电动机轴上的圆形刻度尺组成。随着电动机的转动,读取刻度尺中的图案的光传感器会将脉冲计数或二进制代码发送到PLC。

旋转编码器在需要电动机速度或难以通过电动机旋转以外的方法来测量距离的应用中很有用,例如在机械臂的伺服电动机中。

需要电动机速度控制的应用使用增量编码器,该编码器产生脉冲计数以测量电动机速度。编码器比例尺中有一定数量的插槽,PLC会在电动机转动时对插槽进行计数。然后可以将其转换为RPM。在传送带电机上可能有用的一个例子。某些参数可能要求不同的皮带速度,PLC可以根据电动机的RPM进行相应的调整。

它们在精度很重要的应用中也很有用,因为与绝对值旋转编码器相比,它们产生的数据要精确得多。尽管它们更准确,但是如果不进行一些移动就无法读取位置,并且在失去与PLC的通信后可能需要参考位置。

绝对值编码器也可用于旋转式电机编码器。这些更适用于需要角度数据的情况。它们还可以在编码器和控制器之间失去通信或电源后重新调用位置,这与增量旋转控制需要移动以中继数据不同。

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