分析不同hengstler編碼器的技術(shù)原理和優(yōu)缺點(diǎn)

hengstler編碼器在運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品中比較常見，旋轉(zhuǎn)編碼器是運(yùn)動(dòng)控制反饋回路的關(guān)鍵部件，包括工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備和過程控制、機(jī)器人、醫(yī)療設(shè)備、電力、航空航天等。

作為將機(jī)械運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的設(shè)備，編碼器為工程師提供位置、速度、距離和方向等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，以優(yōu)化整體系統(tǒng)性能。

光學(xué)、磁和電容是工程師可以使用的三種主要編碼器技術(shù)。然而，有許多因素需要考慮，以確定哪種技術(shù)最適合最終應(yīng)用。

本文概述了三種hengstler編碼器技術(shù)，光、磁和電容，并概述了每種技術(shù)的權(quán)衡。

1、光學(xué)編碼器

多年來，光學(xué)編碼器一直是運(yùn)動(dòng)控制市場(chǎng)的熱門選擇。它由一個(gè)LED光源（通常是紅外光源）和一個(gè)位于編碼器盤兩側(cè)的光電探測(cè)器組成。

圓盤由塑料或玻璃制成，由一系列半透明和不透明的線條或狹縫隔開。隨著磁盤旋轉(zhuǎn)，LED光路被磁盤上的間隔線或狹縫阻擋，產(chǎn)生兩個(gè)典型的方形脈沖A和B，可用于確定軸旋轉(zhuǎn)和速度。


雖然光學(xué)編碼器被廣泛使用，但也存在一些缺點(diǎn)：在灰塵和骯臟的環(huán)境中，例如在工業(yè)應(yīng)用中，污染物可能會(huì)積聚在編碼器盤上，并阻止LED光傳輸?shù)焦鈱W(xué)傳感器。

受污染的編碼盤會(huì)嚴(yán)重影響光學(xué)編碼器的可靠性和準(zhǔn)確性，從而導(dǎo)致方波的間歇性或完全丟失。

LED的壽命有限，最終會(huì)燒壞，導(dǎo)致編碼器故障。此外，玻璃或塑料編碼器容易受到振動(dòng)或極端溫度的損壞，這限制了光學(xué)編碼器在惡劣環(huán)境應(yīng)用中的使用；它們?cè)诎l(fā)動(dòng)機(jī)上的組裝非常耗時(shí)，并且有更大的污染風(fēng)險(xiǎn)。

最后，如果光學(xué)編碼器具有更高的分辨率，它將消耗超過100mA的電流，進(jìn)一步限制其在移動(dòng)或電池供電設(shè)備中的使用。

2、磁性編碼器

磁性編碼器在結(jié)構(gòu)上與光學(xué)編碼器類似，但使用磁場(chǎng)而不是光束。磁編碼器用間隔極磁編碼器取代開槽光學(xué)編碼器，間隔極磁編碼器在霍爾效應(yīng)或磁阻傳感器陣列上旋轉(zhuǎn)。

碼盤的每次旋轉(zhuǎn)都會(huì)使這些傳感器做出響應(yīng)，產(chǎn)生的信號(hào)被傳遞到信號(hào)調(diào)節(jié)前端電路，以確定軸的位置。

與光學(xué)編碼器相比，磁性編碼器具有更耐用、抗振動(dòng)和抗沖擊的優(yōu)點(diǎn)。此外，光學(xué)編碼器的性能在灰塵、污垢和油等污染物的存在下會(huì)受到嚴(yán)重影響，而磁性編碼器不會(huì)受到影響，因此非常適合在惡劣環(huán)境中應(yīng)用。

然而，電機(jī)（尤其是步進(jìn)電機(jī)）的電磁干擾會(huì)嚴(yán)重影響磁性編碼器，溫度變化也會(huì)導(dǎo)致位置漂移。

此外，磁性編碼器的分辨率和精度相對(duì)較低，在這方面遠(yuǎn)不如光學(xué)和電容編碼器。

3、電容式編碼器

電容式編碼器主要由轉(zhuǎn)子、固定發(fā)射機(jī)和固定接收機(jī)三部分組成。電容式傳感使用條形或線狀模式，其中一個(gè)電極位于固定元件上，另一個(gè)位于移動(dòng)元件上，以形成配置為接收器/發(fā)射器對(duì)的可變電容器。

轉(zhuǎn)子上刻有正弦波，在電機(jī)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生特定但可預(yù)測(cè)的信號(hào)。然后，該信號(hào)通過hengstler編碼器的板載ASIC進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以計(jì)算軸的位置和旋轉(zhuǎn)方向。


4、電容式編碼器的優(yōu)點(diǎn)

電容式編碼器的工作原理與數(shù)字卡鉗相同，因此提供了一種解決方案，克服了光學(xué)和磁性編碼器的許多缺點(diǎn)。

這種基于電容的編碼器技術(shù)已被證明是非?？煽亢蜏?zhǔn)確的。

電容式編碼器不需要LED或視線，即使存在灰塵、污垢和油等可能影響光學(xué)編碼器的環(huán)境污染物，也能按預(yù)期運(yùn)行。

此外，與光學(xué)編碼器中使用的玻璃盤相比，它不太容易受到振動(dòng)和極端高溫/低溫的影響。

如前所述，電容式編碼器的使用壽命往往比光學(xué)編碼器更長(zhǎng)，因?yàn)樗鼈儾粫?huì)導(dǎo)致LED燈燒毀。

因此，電容式編碼器的封裝尺寸更小，在僅6到18 mA的全分辨率范圍內(nèi)功耗更低，更適合電池供電的應(yīng)用。

與磁性編碼器相比，電容式技術(shù)具有魯棒性、準(zhǔn)確性和分辨率，因此后者對(duì)電磁干擾和電噪聲的暴露受后者的影響較小。

此外，電容式編碼器的數(shù)字特性在靈活性和可編程性方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。由于光學(xué)或磁性編碼器的分辨率由編碼器輪決定，因此每次需要不同分辨率時(shí)，都會(huì)使用一個(gè)新的hengstler編碼器，從而增加設(shè)計(jì)和制造過程的時(shí)間和費(fèi)用。

然而，電容式編碼器有一系列可編程的分辨率，因此設(shè)計(jì)人員不必在每次需要新分辨率時(shí)更換編碼器，這不僅減少了庫存，還簡(jiǎn)化了PID控制回路微調(diào)和系統(tǒng)調(diào)整。

當(dāng)涉及到無刷直流電機(jī)的換向時(shí)，電容式編碼器允許數(shù)字對(duì)準(zhǔn)和折射率脈沖調(diào)整，這項(xiàng)任務(wù)對(duì)于光學(xué)編碼器來說可能是重復(fù)和耗時(shí)的。

內(nèi)置診斷為開發(fā)人員提供了對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的進(jìn)一步訪問，以優(yōu)化系統(tǒng)或進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)故障排除。


5、需要仔細(xì)考慮的幾個(gè)要點(diǎn)

在許多運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用中，溫度、振動(dòng)和污染是編碼器必須克服的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。事實(shí)證明，電容式編碼器可以克服這些挑戰(zhàn)。

與光學(xué)或磁技術(shù)相比，它為設(shè)計(jì)師提供了可靠、精確和靈活的解決方案。

此外，電容式編碼器增加了可編程性和診斷功能，這是一種數(shù)字功能，使其更適合現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

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