德國(guó)西克值型編碼器ATM60系列

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 巴魯夫帶優(yōu)選型號(hào)電感式標(biāo)準(zhǔn)接近開關(guān)

德國(guó)西克值型編碼器ATM60系列

運(yùn)控和傳動(dòng)設(shè)備中的定位測(cè)量應(yīng)用，基本上可以分為距離測(cè)量和位置測(cè)量?jī)煞N類型。

因高速DSP計(jì)算芯片的出現(xiàn)及坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)數(shù)字計(jì)算機(jī)（CORDIC）技術(shù)，這種A/D轉(zhuǎn)換、識(shí)別、比較、計(jì)算、快速輸出才能夠得以實(shí)現(xiàn)，這也是近年磁電值編碼器能高速發(fā)展的原因。

　　由于永磁體的磁場(chǎng)基本上變化很小，這種“地圖”識(shí)別就是“值”的，這種角度測(cè)量方式可即時(shí)指示磁鐵的角度位置，其分辯率目前已有達(dá)到16位，并能夠以數(shù)字化數(shù)據(jù)輸出信號(hào)。

增量式編碼器可從任意起始點(diǎn)開始，通過計(jì)算一種物料上圖案的周期性變化率，測(cè)量出角度大小。這種測(cè)量方法不能從內(nèi)部產(chǎn)生測(cè)量信號(hào)的定位值，所以，在所有定位任務(wù)在開始前都必須把起始位置初始化到參考點(diǎn)上，不管是在開啟控制系統(tǒng)時(shí)，還是在任何 編碼器工作被打斷時(shí)，都必須這樣做。

• 而如果要實(shí)現(xiàn)對(duì)物體（如上圖中的 AXIS 0 切刀）的位置測(cè)量，就非常有必要考慮使用多圈值型編碼器了，因?yàn)檫@將涉及到反饋編碼性的問題。

   

  反饋編碼的性，指的是編碼器在一個(gè)特定的旋轉(zhuǎn)周期范圍內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)重復(fù)的信號(hào)輸出，每個(gè)角度的位置編碼都是

• 正余弦波增量型編碼器的輸出一般為1Vpp或者0.5Vpp的正弦波和余弦波，通過計(jì)算正余弦的幅值可以精確的細(xì)分出微小的角度。

• 值編碼器輸出的不是脈沖，而是碼值，是一串二進(jìn)制數(shù)（或格雷碼等），比如單圈9位值編碼器，輸出的是一串9位的二進(jìn)制數(shù)，編碼器旋轉(zhuǎn)一圈，會(huì)有2的9次方個(gè)不同的數(shù)，超出一圈會(huì)出現(xiàn)碼值重復(fù)，所以說(shuō)測(cè)量范圍是360度。你所說(shuō)的根據(jù)測(cè)量圈數(shù)去測(cè)定任意角度，那是軟件上通過編程實(shí)現(xiàn)單圈當(dāng)多圈使用，不是編碼器本身的屬性。

  關(guān)于你圖里的值編碼器的零點(diǎn)偏移，很好理解。值編碼，是不不斷跳變的量，每旋轉(zhuǎn)一定角度，比如說(shuō)0.5度，碼值變化一次。假設(shè)你設(shè)定的零點(diǎn)是011010010，你旋轉(zhuǎn)了0.1度，碼值很可能不變化，顯示的零點(diǎn)沒變化，編碼器實(shí)際位置卻變化了，這就是“漂移”了。

  增量型編碼器，輸出的是脈沖，通常是非常規(guī)律的正弦波或方波。波的周期取決于編碼器精度。AB脈沖相差90度。根據(jù)收到的脈沖數(shù)，可知編碼器旋轉(zhuǎn)了多少，從而確定位移或速度；根據(jù)接收到的A超前B或者A落后B,即可確定旋轉(zhuǎn)方向。零脈沖每旋轉(zhuǎn)一圈輸出一個(gè)脈沖，提供了一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)?；鶞?zhǔn)點(diǎn)不懂？大概就是參考點(diǎn)初始點(diǎn)之類的意思，比如百米賽跑，總要有個(gè)起跑線吧。

• 然而盡管目前磁電值編碼器有些已經(jīng)達(dá)到了16位的高分辨率，但是精度卻無(wú)法和光學(xué)值編碼器相比，因?yàn)橛来朋w的穩(wěn)定性，受外界磁場(chǎng)、溫度的變化仍然是存在的，更主要的是，永磁體的材料的特性使N/S分界及磁場(chǎng)分布無(wú)法達(dá)到很高的精度，而無(wú)法與光學(xué)刻線精度相比，這就限制了這種磁電編碼器精度的提高，過分提高磁電值編碼器的分辨率也就失去了意義。

  　　磁電值編碼器不僅僅是單圈值，通過增加機(jī)械齒輪組同樣可以實(shí)現(xiàn)多圈的值測(cè)量，而上有些較通用的做法是磁電方法與光學(xué)方法在單圈與多圈齒輪組上的混合應(yīng)用。

  磁電值編碼器的優(yōu)缺點(diǎn)：

  優(yōu)點(diǎn)：非接觸式測(cè)量，值信號(hào)，不怕干擾、停電。

  　　沒有光學(xué)組件，不怕振動(dòng)、灰塵、潮濕。

  　　溫度范圍寬，可經(jīng)受高低溫沖擊。

  　　結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝寬容度大。

  　　沒有多碼道，錯(cuò)碼率低。

  缺點(diǎn)：模數(shù)轉(zhuǎn)換，犧牲響應(yīng)速度。

  　　精度有限。

• 值型編碼器包含單圈值型編碼器(Single-turn absolute encoder)和多圈值型編碼器(Muliti-turn absolute encoder)。單圈值型編碼器可以確定一圈范圍以內(nèi)的角度，而多圈值型編碼器除了確定一圈范圍以內(nèi)的角度以外，還可以確定圈數(shù)。

  按照檢測(cè)工作原理，編碼器可分為光電編碼器(optical encoder)、磁性編碼器(magnetic encoder)以及電感式編碼器(inductive encoder)和電容式編碼器(capacitive encoder)，等等。

  值磁電編碼器是利用霍爾型傳感器對(duì)于磁場(chǎng)變化感應(yīng)而工作的編碼器，也稱為霍爾磁電值編碼器，與光學(xué)式值編碼器一樣，為非接觸式值，用于精確測(cè)量整個(gè)360°范圍內(nèi)的角度。

  　　霍爾磁電值編碼器工作原理有多種，主要的是如下兩種（如圖）

  磁場(chǎng)周邊感應(yīng)型：

•  

  測(cè)量角度時(shí)，編碼器軸轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)雙極磁鐵，霍爾元件可以檢測(cè)到磁鐵的磁場(chǎng)變化，獲得一個(gè)模擬量周期曲線，經(jīng)過模擬前端的A/D轉(zhuǎn)換和DSP計(jì)算芯片處理而獲得位置變化，如有4個(gè)霍爾組件，可獲得對(duì)角布置傳感器的差分信號(hào)的變化曲線，通過內(nèi)部芯片的比較，可以更好地去除由于外部磁場(chǎng)、溫度所帶來(lái)的偏差，獲得更高的準(zhǔn)確度。為實(shí)現(xiàn)這一功能，計(jì)算芯片采用了坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)數(shù)字計(jì)算機(jī)（CORDIC）技術(shù)，來(lái)計(jì)算Hall陣列信號(hào)的角度和幅值。講的通俗一點(diǎn)，就是磁鐵產(chǎn)生磁場(chǎng)“地圖”，多個(gè)磁感應(yīng)霍爾傳感器識(shí)別“地圖”，并感應(yīng)“地圖”變化，計(jì)算出位置（角度）。

   

• 磁性編碼器采用磁阻或者霍爾元件對(duì)磁性材料的角度或者位移值進(jìn)行測(cè)量。同光學(xué)檢測(cè)原理相比，磁電式檢測(cè)原理具有抗振動(dòng)、抗污染等特點(diǎn)，可應(yīng)用于傳統(tǒng)的光電編碼器不能適應(yīng)的領(lǐng)域。

• 按照適用環(huán)境，編碼器可以還分為一般工業(yè)型，重載型和防爆型等。

   

  按照機(jī)械安裝方式，編碼器還可分為實(shí)心軸型和空心軸型，其中空心軸型又可分為盲孔型和通孔型。用于伺服反饋的編碼器還常見錐孔型和錐軸型等安裝形式。

   

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• 正余弦波增量型編碼器的輸出一般為1Vpp或者0.5Vpp的正弦波和余弦波，通過計(jì)算正余弦的幅值可以精確的細(xì)分出微小的角度。

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  按照電氣輸出形式，編碼器可以分為增量型編碼器(incremental encoder)和值型編碼器(absolute encoder)。

  事實(shí)上，對(duì)于很多傳動(dòng)和運(yùn)控設(shè)備應(yīng)用來(lái)說(shuō)，即使是使用增量型編碼器或者單圈值編碼器，也一樣是可以實(shí)現(xiàn)所謂的多圈位置檢測(cè)和記錄功能的。

   

  這里就非常有必要先來(lái)討論一下編碼器的測(cè)量應(yīng)用場(chǎng)景了。

 值編碼器；它的信號(hào)輸出能直接反應(yīng)出360度范圍內(nèi)的角度，其位置的鑒別是通過輸出信號(hào)的幅值或光柵的物理編

編碼器(encoder)是一種用于運(yùn)動(dòng)控制的傳感器。它利用光電、電磁、電容或電感等感應(yīng)原理，檢測(cè)物體的機(jī)械位置及其變化，并將此信息轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后輸出，作為運(yùn)動(dòng)控制的反饋，傳遞給各種運(yùn)動(dòng)控制裝置。

 

編碼器的用途

 

編碼器被廣泛應(yīng)用于需要精準(zhǔn)確定位置及速度的場(chǎng)合，如機(jī)床、機(jī)器人、電機(jī)反饋系統(tǒng)以及測(cè)量和控制設(shè)備等。