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Hengstler(亨士樂)編碼器 - 西安德伍拓自動化傳動系統(tǒng)有限公司
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Hengstler告訴您哪種編碼器功能更加穩(wěn)定可靠?

編輯:Hengstler(亨士樂)編碼器    發(fā)布時間:2022/9/28 9:53:41

摘要:Hengstler編碼器技術(shù):三種類型及其優(yōu)缺點(diǎn)。最常見的三種編碼方法分別使用光學(xué)、磁性和電容技術(shù)。電容式編碼器提供了強(qiáng)大的性能。并且,與光學(xué)式編碼器和磁式編碼器不同,靜電電容式編碼器的數(shù)字輸出帶來設(shè)計(jì)21世紀(jì),簡化產(chǎn)品的開發(fā)、安裝,甚至維護(hù)。
Hengstler告訴您哪種編碼器功能更加穩(wěn)定可靠?

從戰(zhàn)斗用機(jī)器人到火星探測器、大型工程車輛、半導(dǎo)體制造裝置、無數(shù)醫(yī)療及軍事用途,Hengstler編碼器隨處可見。

總之,有機(jī)器運(yùn)行的地方必須有編碼器。這些設(shè)備可能不像使用它們的某些產(chǎn)品那么吸引人,但它們對于當(dāng)今復(fù)雜的運(yùn)動控制系統(tǒng)來說是必不可少的。

旋轉(zhuǎn)編碼器是運(yùn)動控制反饋回路在工業(yè)、機(jī)器人工程、航空航天、能源和自動化應(yīng)用中的主要組成部分。這些設(shè)備必須在苛刻的條件下工作,暴露在灰塵、污垢、潤滑脂、溫度變化和高振動環(huán)境中。

此外,由于無刷直流(BLDC)電機(jī)的使用不斷增加,旋轉(zhuǎn)編碼器的需求也不斷增加,從而提高了控制、精度和效率。Hengstler編碼器任務(wù)簡單,將電機(jī)軸位置報(bào)告給系統(tǒng)控制器。使用此數(shù)據(jù),控制器可精確整流電機(jī)繞組,確定運(yùn)動控制環(huán)路用于保持目標(biāo)電機(jī)性能的速度、方向、加速度等參數(shù)。旋轉(zhuǎn)編碼器應(yīng)用程序需要長期的可靠性、耐久性和優(yōu)化性能。換句話說,在大多數(shù)需要精確運(yùn)動控制的應(yīng)用程序中,智能旋轉(zhuǎn)編碼器變得越來越重要。

有一種使用智能功能的新方法,帶來新的功能和機(jī)會,改變低調(diào)的編碼器技術(shù)。

雖然是必需的,但旋轉(zhuǎn)編碼器通常被視為水庫設(shè)備,僅用于向更高級別的控制器提供脈沖信號。過去,編碼器用戶對接受變化比較消極,但今天,他們對原理經(jīng)過充分測試的電容式編碼器等技術(shù)充滿信心,并對該領(lǐng)域多年來卓有成效的編碼器的成功充滿信心。

通過在設(shè)計(jì)中添加微控制器和自定義ASIC,可大大提高通用性,可快速配置編碼器的分辨率、零位置和極數(shù)。這種數(shù)字運(yùn)動檢測方法提供了許多優(yōu)點(diǎn),并為使用旋轉(zhuǎn)開關(guān)編碼器的設(shè)計(jì)人員提供了全新的智能級別。

Hengstler編碼器技術(shù):三種類型及其優(yōu)缺點(diǎn)


最常見的三種編碼方法分別使用光學(xué)、磁性和電容技術(shù)。

在光學(xué)配置中,使用單面有LED,另一面有光電晶體管的帶槽光盤。由于磁盤旋轉(zhuǎn)以阻擋光路,結(jié)果脈沖顯示軸的方向和旋轉(zhuǎn)(圖1)。盡管成本低,但光學(xué)編碼器由于污染、灰塵、油等污染而降低了可靠性,LED壽命有限。

CUI以往型光編碼器結(jié)構(gòu)圖
圖1:這是傳統(tǒng)光學(xué)編碼器的設(shè)置
圖1:這是傳統(tǒng)光學(xué)編碼器的設(shè)置

磁性編碼器與光學(xué)編碼器的結(jié)構(gòu)非常相似,但它使用磁場代替光束。這將使用一系列磁阻傳感器上旋轉(zhuǎn)的磁盤替換帶槽的光輪。磁輪的旋轉(zhuǎn)將在這些傳感器上生成響應(yīng),并將其發(fā)送到前端的信號調(diào)節(jié)電路,以確定軸的位置。磁性編碼器非常耐用,但它并不那么精確,更容易受到來自電機(jī)和驅(qū)動器的電磁干擾的影響。

電容編碼器結(jié)合了光學(xué)和磁性編碼器設(shè)計(jì)的所有優(yōu)點(diǎn),而不是弱點(diǎn)。這個編碼器更加堅(jiān)固,不易受到周圍粒子和電磁干擾的影響。電容式編碼器有兩種線性形式:固定元件和可動元件。它們一起形成一對收發(fā)器組成的可變電容器(圖2)。旋轉(zhuǎn)編碼器將觸發(fā)內(nèi)置的ASIC。此ASIC對行更改進(jìn)行計(jì)數(shù),并使用插值跟蹤行。

在提供標(biāo)準(zhǔn)的正交輸出的同時控制軸方向,切換來自其他編碼器的輸出,控制BLDC電機(jī)。

具有正交條和輸出波形靜電電容傳感電路圖
圖2:這是具有正交條的行和輸出波形的靜電電容式傳感
圖2:這是具有正交條的行和輸出波形的靜電電容式傳感

編碼器反饋的數(shù)字增強(qiáng)


電容式編碼器提供了強(qiáng)大的性能。并且,與光學(xué)式編碼器和磁式編碼器不同,靜電電容式編碼器的數(shù)字輸出帶來設(shè)計(jì)21世紀(jì),簡化產(chǎn)品的開發(fā)、安裝,甚至維護(hù)。

優(yōu)點(diǎn)之一是Hengstler編碼器可以調(diào)整分辨率(每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)),而無需切換到高分辨率或低分辨率的編碼器磁盤。這大大提高了優(yōu)化控制循環(huán)時開發(fā)過程的靈活性。

數(shù)字技術(shù)還支持簡單的“一鍵”調(diào)零,可快速、簡單地對開關(guān)信號和BLDC電機(jī)繞組進(jìn)行設(shè)置和校準(zhǔn)。在此,用戶通過在適當(dāng)?shù)鸟R達(dá)階段通電,將軸鎖定在目標(biāo)位置,并命令編碼器在該位置變?yōu)榱?。不需要特殊工具,?zhí)行此功能的總時間僅為幾分鐘。相反,使用光學(xué)或磁性編碼器將整流信號和電機(jī)繞組機(jī)械校準(zhǔn)為零。這是一個復(fù)雜而令人煩躁的過程,最多需要20分鐘。

此外,編碼器系列包含智能,并附帶AMT Viewpoint GUI,因此可以使用內(nèi)置的診斷功能加快現(xiàn)場故障分析并執(zhí)行操作。預(yù)防措施(如編碼器健康測試序列)可縮短市場投入時間。

此診斷數(shù)據(jù)可幫助開發(fā)人員在調(diào)試期間從可疑列表中排除編碼器。


此外,診斷可以在故障發(fā)生之前為最終用戶提供編碼器正常性的洞察,從而在現(xiàn)場提供幫助,并有助于將編碼器的行為從出于維護(hù)目的的發(fā)動機(jī)行為分析中分離出來??筛櫿`對準(zhǔn)和軸承磨損等問題。在關(guān)鍵的運(yùn)動控制應(yīng)用程序中,內(nèi)置的診斷功能允許系統(tǒng)在啟動馬達(dá)之前驗(yàn)證編碼器的行為,以防止損壞的可能性。

支持所有類型編碼器的智能功能和物聯(lián)網(wǎng)連接


Hengstler基于電容技術(shù)的AMT編碼器系列的優(yōu)點(diǎn)不僅僅是性能和可靠性的提高。提供智能功能和多種可編程設(shè)置和安裝功能。數(shù)字技術(shù)是利用智能接口的力量實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)編碼器技術(shù)無法提供的好處的下一步。

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