伺服電機編碼器的重要性

信息反饋在運動控製中起著至關重要的作用。伺服電機以及越來越多的步進型電機都在采用伺服電機編碼器反饋來精確控製速度和位置。伺服電機編碼器是一種傳感器,可將被跟蹤對象(例如電機軸或負載)的運動轉換為與速度或位置相對應的模擬或數字輸出。這種編碼器是一款有效的反饋設備,但隻有在針對當前應用和條件正確指定時。艾迪科電子科技將為大家講解如何選擇伺服電機編碼器。

選擇伺服電機編碼器需要考慮的因素

環境條件,包括溫度、濕度、衝擊和振動、汙染

運動類型:單向或雙向等

運動幅度和重新歸位的靈敏度

機械設計,包括係統合規性

驅動器和控製器的電氣要求

物理配置,包括外形尺寸、編碼器和控製器之間的物理距離

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伺服電機編碼器應對不同的環境因素

應用的環境條件決定了最基本的編碼器選擇:傳感器引擎的類型。最常見的傳感器引擎是光學的、磁性的。

光學編碼器中,連接到被監控物體(通常是電機軸或負載)的圖案圓盤在LED光源和固定在編碼器主體上的光電探測器之間通過。圓盤的圖案要麼切斷光束以生成方波脈衝序列,要麼生成二進製數字字。在任何一種情況下,控製/讀數都使用該數據來確定位置,並可能確定速度。在線性光學編碼器中,源和檢測器都隨負載移動,而產生輸出的線性標尺固定在機架上。

優點:光學編碼器提供此類反饋設備的最高分辨率。因此,它們非常適合需要將角位置跟蹤到幾分之一度的科學和苛刻的工業應用。

缺點:不利的一麵是,光學編碼器對汙染很敏感,不應用於將其暴露於灰塵、濕氣或腐蝕性化學品的應用中。帶有玻璃碼盤的光學編碼器容易受到衝擊和振動。這些天來,聚酯薄膜代碼盤更常用,並且對衝擊和振動更穩健。

這種伺服電機編碼器最適用於:具有非常苛刻的輸出性能的科學應用和工業應用。

磁性編碼器的工作原理類似於光學編碼器。不同於光學編碼器的碼盤,磁性旋轉編碼器依靠的是擾動磁場來運作,例如帶齒的黑色金屬齒輪,或帶有交替磁疇圖案的鼓或盤;線性版本使用線性刻度。交替域產生變化的磁場,可以使用多種技術中的任何一種來檢測,包括簡單的磁性拾音器或提供更好高速性能的磁限製檢測器。或者,霍爾效應傳感器利用固態探測器陣列,提供經濟、穩健的解決方案,將高靈敏度和分辨率與更好的高衝擊載荷耐受性相結合。

優點:磁性編碼器可以承受極其惡劣的條件,使其非常適合工業應用。它們可以在水下運行,覆蓋著灰塵,並暴露在非常高的振動下。它們非常經濟,適合預算應用。

缺點:對強磁場敏感,可能需要屏蔽。非常高的衝擊載荷會使磁疇退磁,非常高的溫度也是如此;如前所述,霍爾效應傳感器不易受到衝擊載荷的影響。按照傳統思維,磁編碼器隻能提供中等分辨率。霍爾效應傳感器再次提供了改進的性能。對於極其肮髒環境中的苛刻應用,霍爾效應傳感器可能是理想的選擇。

此類型伺服電機編碼器最適用於:環境惡劣的工業應用。

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伺服電機編碼器選擇關於電氣方麵的要求

世界上所有的反饋數據如果不能從伺服電機編碼器發送到讀出設備,就不會使係統受益。增量編碼器和絕對編碼器產生本質上不同的輸出,因此它們的接線和傳輸方案也不同。增量編碼器要求每個通道直接連接到控製/計數器設備。

伺服電機編碼器有兩種基本的接線方法:

單端接線:從每個通道到讀出設備的一根線,加上Vcc和接地線。

優點:布線更少,因此降低了成本、複雜性、故障點和出錯機會。

缺點:易受噪音和損失的影響

最適用於:在低噪音環境中運行的電纜非常短

差分接線:從每個通道到讀出設備的兩條線(雙絞線),以及用於 Vcc 和接地的線。

優點:可用於消除噪音、延長電纜運行以及在更高噪音環境中的有效性。

缺點:更多的電線,因此增加了成本、複雜性、出錯的可能性、故障點

最適用於:高噪音或長電纜的應用

增量編碼器需要輸出驅動器將信號傳輸到讀出設備。輸出驅動器的選擇應由接收設備的要求決定。您的控製器/驅動器的電壓要求是什麼?電壓需要足夠高才能被讀取,並且必須足夠強才能通過網絡傳輸。

伺服電機編碼器輸出驅動器可分為三類:集電極開路、線路驅動器和推挽。它們必須與電路中的其他設備兼容以避免損壞。