SICK伺服反饋編碼器解決方案

伺服電機(jī)編碼器是安裝在伺服電機(jī)上用來(lái)測(cè)量磁極位置和伺服電機(jī)轉(zhuǎn)角及轉(zhuǎn)速的一種傳感器，從物理介質(zhì)的不同來(lái)分，伺服電機(jī)編碼器可以分為光電編碼器和磁電編碼器，另外旋轉(zhuǎn)變壓器也算一種特殊的伺服編碼器，市場(chǎng)上使用的基本上是光電編碼器，不過(guò)磁電編碼器作為，又可靠，價(jià)格便宜，抗污染等特點(diǎn)，有趕超光電編碼器的趨勢(shì)。

德國(guó)西克(施克)SICK伺服反饋編碼器原理：

伺服編碼器這個(gè)基本的功能與普通編碼器是一樣的，比如絕對(duì)型的有A,A反，B，B反，Z，Z反等信號(hào)，除此之外，伺服編碼器還有著跟普通編碼器不同的地方，那就是伺服電機(jī)多數(shù)為同步電機(jī)，同步電機(jī)啟動(dòng)的時(shí)候需要知道轉(zhuǎn)子的磁極位置，這樣才能夠大力矩啟動(dòng)伺服電機(jī)，這樣需要另外配幾路信號(hào)來(lái)檢測(cè)轉(zhuǎn)子的當(dāng)前位置，比如增量型的就有UVW等信號(hào)，正因?yàn)橛辛诉@幾路檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置的信號(hào)，伺服編碼器顯得有點(diǎn)復(fù)雜了，以致一般人弄不懂它的道理了，加上有些廠家故意掩遮一些信號(hào)，相關(guān)的資料不齊全，就更加增添了伺服電機(jī)編碼器的神秘色彩。

由于A、B兩相相差90度，可通過(guò)比較A相在前還是B相在前，以判別編碼器的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)，通過(guò)零位脈沖，可獲得編碼器的零位參考位。

編碼器碼盤(pán)的材料有玻璃、金屬、塑料，玻璃碼盤(pán)是在玻璃上沉積很薄的刻線，其熱穩(wěn)定性好，精度高，金屬碼盤(pán)直接以通和不通刻線，不易碎，但由于金屬有一定的厚度，精度就有限制，其熱穩(wěn)定性就要比玻璃的差一個(gè)數(shù)量級(jí)，塑料碼盤(pán)是經(jīng)濟(jì)型的，其成本低，但精度、熱穩(wěn)定性、壽命均要差一些。

分辨率-編碼器以每旋轉(zhuǎn)360度提供多少的通或暗刻線稱(chēng)為分辨率，也稱(chēng)解析分度、或直接稱(chēng)多少線，一般在每轉(zhuǎn)分度5~10000線。

SICK伺服反饋編碼器輸出信號(hào)

1、OC輸出:就是平常說(shuō)的三極管輸出，連接需要考慮輸入阻抗和電路回路問(wèn)題.

2、電壓輸出:其實(shí)也是OC輸出一種格式，不過(guò)內(nèi)置了有源電路.

3、推挽輸出:接口連接方便，不用考慮NPN和PNP問(wèn)題.

4、差動(dòng)輸出:抗干擾好，傳輸距離遠(yuǎn)，大部分伺服編碼器采用這種輸出.

?SICK伺服反饋編碼器分類(lèi)

增量編碼除了普通編碼器的ABZ信號(hào)外，增量型伺服編碼器還有UVW信號(hào)，國(guó)產(chǎn)和早期的進(jìn)口伺服大都采用這樣的形式，線比較多。

增量式編碼器以轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)輸出脈沖，通過(guò)計(jì)數(shù)設(shè)備來(lái)知道其位置，當(dāng)編碼器不動(dòng)或停電時(shí)，依靠計(jì)數(shù)設(shè)備的內(nèi)部記憶來(lái)記住位置。這樣，當(dāng)停電后，編碼器不能有任何的移動(dòng)，當(dāng)來(lái)電工作時(shí)，編碼器輸出脈沖過(guò)程中，也不能有干擾而丟失脈沖，不然，計(jì)數(shù)設(shè)備記憶的零點(diǎn)就會(huì)偏移，而且這種偏移的量是無(wú)從知道的，只有錯(cuò)誤的生產(chǎn)結(jié)果出現(xiàn)后才能知道。

解決的方法是增加參考點(diǎn)，編碼器每經(jīng)過(guò)參考點(diǎn)，將參考位置修正進(jìn)計(jì)數(shù)設(shè)備的記憶位置。在參考點(diǎn)以前，是不能保證位置的準(zhǔn)確性的。為此，在工控中就有每次操作先找參考點(diǎn)，開(kāi)機(jī)找零等方法。

比如，打印機(jī)掃描儀的定位就是用的增量式編碼器原理，每次開(kāi)機(jī)，我們都能聽(tīng)到噼哩啪啦的一陣響，它在找參考零點(diǎn)，然后才工作。

這樣的方法對(duì)有些工控項(xiàng)目比較麻煩，甚至不允許開(kāi)機(jī)找零(開(kāi)機(jī)后就要知道準(zhǔn)確位置)，于是就有了絕對(duì)編碼器的出現(xiàn)。

絕對(duì)型旋轉(zhuǎn)光電編碼器，因其每一個(gè)位置絕對(duì)唯1、抗干擾、無(wú)需掉電記憶，已經(jīng)越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于各種工業(yè)系統(tǒng)中的角度、長(zhǎng)度測(cè)量和定位控制。

絕對(duì)編碼器碼盤(pán)上有許多道刻線，每道刻線依次以2線、4線、8線、16線。。。。。。編排，這樣，在編碼器的每一個(gè)位置，通過(guò)讀取每道刻線的通、暗，獲得一組從2的零次方到2的n-1次方的唯1的2進(jìn)制編碼(格雷碼)，這就稱(chēng)為n位絕對(duì)編碼器。這樣的編碼器是由碼盤(pán)的機(jī)械位置決定的，它不受停電、干擾的影響。

絕對(duì)編碼器由機(jī)械位置決定的每個(gè)位置的唯1性，它無(wú)需記憶，無(wú)需找參考點(diǎn)，而且不用一直計(jì)數(shù)，什么時(shí)候需要知道位置，什么時(shí)候就去讀取它的位置。這樣，編碼器的抗干擾特性、數(shù)據(jù)的可靠性大大提高了。

由于絕對(duì)編碼器在定位方面明顯地優(yōu)于增量式編碼器，已經(jīng)越來(lái)越多地應(yīng)用于伺服電機(jī)上。絕對(duì)型編碼器因其高精度，輸出位數(shù)較多，如仍用并行輸出，其每一位輸出信號(hào)必須確保連接很好，對(duì)于較復(fù)雜工況還要隔離，連接電纜芯數(shù)多，由此帶來(lái)諸多不便和降低可靠性，因此，絕對(duì)編碼器在多位數(shù)輸出型，一般均選用串行輸出或總線型輸出，德國(guó)生產(chǎn)的絕對(duì)型編碼器串行輸出常用的是SSI(同步串行輸出)。

從單圈絕對(duì)式編碼器到多圈絕對(duì)式編碼器 旋轉(zhuǎn)單圈絕對(duì)式編碼器，以轉(zhuǎn)動(dòng)中測(cè)量光碼盤(pán)各道刻線，以獲取唯1的編碼，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)超過(guò)360度時(shí)，編碼又回到原點(diǎn)，這樣就不符合絕對(duì)編碼唯1的原則，這樣的編碼器只能用于旋轉(zhuǎn)范圍360度以?xún)?nèi)的測(cè)量，稱(chēng)為單圈絕對(duì)式編碼器。如果要測(cè)量旋轉(zhuǎn)超過(guò)360度范圍，就要用到多圈絕對(duì)式編碼器。

編碼器生產(chǎn)廠家運(yùn)用鐘表齒輪機(jī)械的原理，當(dāng)中心碼盤(pán)旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)齒輪傳動(dòng)另一組碼盤(pán)(或多組齒輪，多組碼盤(pán))，在單圈編碼的基礎(chǔ)上再增加圈數(shù)的編碼，以擴(kuò)大編碼器的測(cè)量范圍，這樣的絕對(duì)編碼器就稱(chēng)為多圈式絕對(duì)編碼器，它同樣是由機(jī)械位置確定編碼，每個(gè)位置編碼唯1不重復(fù)，而無(wú)需記憶。

多圈編碼器另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是由于測(cè)量范圍大，實(shí)際使用往往富裕較多，這樣在安裝時(shí)不必要費(fèi)勁找零點(diǎn)，將某一中間位置作為起始點(diǎn)就可以了，而大大簡(jiǎn)化了安裝調(diào)試難度。多圈式絕對(duì)編碼器在長(zhǎng)度定位方面的優(yōu)勢(shì)明顯，歐洲新出來(lái)的伺服電機(jī)基本上都采用多圈絕對(duì)值型編碼器。

• 性能

  每圈正弦/余弦周期	64
  可測(cè)量絕對(duì)圈數(shù)	1
  總步數(shù)	2,048
  測(cè)量步距	5 ″ 正弦/余弦信號(hào)按 12 位細(xì)分
  積分非線性	± 72 ″ 1)
  差分非線性度	± 45 ″ 1)
  等待時(shí)間	25 µs
  系統(tǒng)精確度	± 117 ″

• 1) 處于公稱(chēng)位置 ± 0.1 mm 和 20 °C 溫度下的典型值.

• 接口

  絕對(duì)位置編碼類(lèi)型	二進(jìn)制
  編碼方向	增量, 從“A”方向觀察順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的軸（參見(jiàn)尺寸圖）
  通訊接口	HIPERFACE®

• 電氣參數(shù)

  連接類(lèi)型	插頭, 8 針
  供電電壓	7 V DC ... 12 V DC
  上電時(shí)間/斜坡電壓	最大 180 ms 1)
  建議供電電壓	11 V DC
  電流消耗	≤ 150 mA 2)
  MTTF：危險(xiǎn)故障間隔時(shí)間	180 年 (EN ISO 13849) 3)

• 1) 0 至 7.0 V 斜坡電壓持續(xù)時(shí)間。.

• 2) 在 7 V DC 且無(wú)負(fù)載時(shí).

• 3) 本產(chǎn)品是標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，而不是一個(gè)按照機(jī)械指令制作的安全部件。計(jì)算基于組件的額定負(fù)荷、60°C 的平均環(huán)境溫度、8760 小時(shí)/年的使用頻率。所有電子故障均被視為危險(xiǎn)故障。詳細(xì)信息請(qǐng)參見(jiàn)編號(hào)為 8015532 的文檔.

• 機(jī)械參數(shù)

  軸的形式	通孔空心軸
  軸直徑	50 mm
  尺寸	參見(jiàn)尺寸圖
  重量	≤ 0.21 kg
  轉(zhuǎn)動(dòng)慣量	280 gcm2
  工作轉(zhuǎn)速	8,500 min?1, 8,500 U/min (直至產(chǎn)生可靠的絕對(duì)位置)
  角加速度	≤ 50,000 rad/s2
  允許徑向軸位移	± 0.15 mm
  允許軸向軸位移	± 0.4 mm
  允許驅(qū)動(dòng)裝置靜態(tài)軸位移	± 0.3 mm
  允許驅(qū)動(dòng)裝置動(dòng)態(tài)軸位移	± 0.1 mm

• 環(huán)境參數(shù)

  運(yùn)行溫度范圍	–30 °C ... +115 °C
  儲(chǔ)存溫度范圍	–40 °C ... +125 °C, 無(wú)包裝
  相對(duì)空氣濕度/凝結(jié)	85 %, 不允許凝結(jié) 1)
  抗沖擊能力	100 g, 10 ms, 10 ms (根據(jù) EN 60068-2-27) 2)
  抗振動(dòng)能力的頻率范圍	30 g, 10 Hz ... 2,000 Hz (根據(jù) EN 60068-2-6) 1)
  電磁兼容性	根據(jù) EN 61000-6-2 和 EN 61000-6-4 標(biāo)準(zhǔn)（級(jí)別 A） 3)
  外殼防護(hù)等級(jí)	IP40, 插上插頭且合上罩殼時(shí) (根據(jù) IEC 60529 標(biāo)準(zhǔn))

• 1) 更多信息可查閱(DE: 8021543/EN: 8021544).

• 2) 每臺(tái)編碼器均已通過(guò)半正弦波沖擊試驗(yàn).

• 3) 當(dāng)安裝伺服反饋編碼器的導(dǎo)電外殼通過(guò)電纜屏蔽與電機(jī)控制器的中央接地點(diǎn)連接時(shí)，電磁兼容性需遵循標(biāo)準(zhǔn)。 使用其他屏蔽設(shè)計(jì)時(shí)，用戶(hù)必須自行測(cè)試。