机械卡尺好还是数字的好(编码器选择技巧)

Posted 2023-05-29

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了编码器世界中准确度、分辨率和精度之间的差异。虽然了解这些术语之间的差异对于理解编码器功能很重要，但为您的应用有效确定正确的编码器类型更为重要。

编码器的核心功能是向控制器提供有关机器或机电系统中运动部件位置的反馈。“编码器关闭了反馈回路，并准确地告诉您系统中的运动部件在做什么。

鉴于编码器在运动控制系统中的反馈作用，编码器选择过程中的第一个决定应基于应用中的运动类型。

“线性运动发生在一条直线上——来回。因此，线性编码器可用于报告线性电机中力的位置或数字卡尺中的距离等应用。

旋转编码器通常连接到电机以报告电机轴位置。它们也可以用于“任何旋转的物体”。例如，他们可以报告飞机襟翼的角度，或机器人手臂的角度。”

运动控制器使用来自任一类型编码器（线性或旋转）的信息来计算位置、速度、距离和方向。

光学、磁性
一旦确定了系统中要监测的运动类型，下一步就是确定三种类型的编码器中的哪一种最适合应用——光学、磁性或电容式。

在光学编码器中，线会阻挡光线；窗户让光线穿过传感器。当传感器接收到光时输出变高，当光线被阻挡时输出变低。

最常用的编码器是光学编码器。在这些编码器内部是一个带有不透明和透明区域的圆盘，通常是线条和窗口的图案，一个 LED 阵列在磁盘上发光——线条阻挡光线，窗户让光线穿过另一侧的光电传感器。在大多数编码器中，来自传感器的信号由板载信号调理电路处理并传输到运动控制器。

由于光路无障碍物时光学编码器功能最佳，高湿度、潮湿或灰尘过多的操作环境可能会导致光学编码器出现问题，除非通过特殊包装解决。

磁性编码器通常具有连接到旋转轴的磁铁，以便固定传感器可以检测来自磁铁的南北磁力线，并在轴旋转时报告磁场的角度。

磁性编码器内部有一个旋转磁铁和一个检测磁场位置的传感器。

艾迪科电子：磁性编码器经常用于潮湿、潮湿或多尘的环境，这可能会导致光学编码器出现问题。但是，由于磁性编码器可能对来自电机或附近其他编码器的杂散磁场敏感，因此用户可能需要安装磁屏蔽来阻挡杂散磁场以隔离编码器。

增量、绝对或伪绝对
了解编码器如何捕获位置数据是一项重要的决策因素。另一个是编码器如何报告它们收集的位置信息。

艾迪科电子：编码器报告此信息有两种主要方式，第三种方法是两种主要方法的混合方法。

他说，增量编码器报告相对位置。“当内部磁盘旋转或线性条移动时，编码器将为每个运动增量传输一个高脉冲或低脉冲。两个输出通道，通常称为通道 A 和通道 B，通常用于向运动控制器发送信号。通道彼此偏移 90 电角度 - 称为正交的相位差 - 这允许运动控制器确定运动方向。”

由于增量编码器传输的脉冲易于处理，这些编码器被认为是位置和速度控制的理想选择。它们在高速下特别有效，因为它们连续地传输输出脉冲。这种类型的编码器的主要缺点是，如果断电或断电，它们将丢失位置信息。

顾名思义，绝对编码器报告绝对位置 - 即使电源循环。绝对编码器内部磁盘的每个扇区都有独特的模式，编码器的输出传输信息，控制器可以使用它来确定机械系统的确切位置。提供多种输出类型，包括模拟电压变化、脉宽调制和串行通信接口。”

绝对值编码器有两种类型：单圈和多圈。单圈绝对式编码器报告编码器盘旋转一圈内的位置，而多圈绝对式编码器还跟踪总圈数。艾迪科认为，如果电源循环，多圈模型需要备用电池、齿轮或其他方法来保存位置信息。

第三个输出称为索引，在编码器盘上占据其自己的频带，并提供单个位置的绝对位置信息。

绝对编码器需要“比增量编码器更复杂的内部电路，这使得它们更加昂贵”。此外，由于绝对编码器不像增量编码器那样连续传输数据，因此它们可能不太适合某些高速应用。

伪绝对式编码器，也称为带索引的增量式编码器，基本上是增加了第三个通道，即索引的增量式编码器。这使它们能够像绝对编码器一样工作，索引是一个标记，位于编码器盘或线性条上的自身带上。编码器能够通过它与索引的距离来跟踪其位置。

然而，这只有在电源保持开启时才是正确的。如果电源出现故障或循环，您将丢失所有位置信息，您的系统将需要执行归位移动以找到索引位置并从该点开始计数。

更多因素
尽管可以通过了解不同编码器类型的工作原理以及它们如何传输数据来确定有关编码器选择的许多信息，但仍有更多因素需要考虑。其中一些考虑因素包括在轴编码器、套件或空心编码器之间做出决定；您系统的可用功率和运行速度；编码器的外壳需求取决于系统的运行环境。