Hengstler解析在增量編碼器和絕對(duì)式編碼器之間的如何選擇

Hengstler編碼器可以在各種應(yīng)用中為運(yùn)動(dòng)提供反饋，例如將患者放在磁共振成像機(jī)上或以每分鐘300瓶的速度灌裝飲料。在選擇編碼器時(shí)，用戶(hù)需要考慮一些重要的應(yīng)用功能：跟蹤線(xiàn)性運(yùn)動(dòng)還是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)？使用光電編碼器還是磁性編碼器？為了成功實(shí)現(xiàn)專(zhuān)業(yè)應(yīng)用，亨士樂(lè)的用戶(hù)還應(yīng)該考慮是選擇增量編碼器還是絕對(duì)式編碼器，因?yàn)榧词故褂孟嗤臋z測(cè)機(jī)制，這兩種編碼器的性能也會(huì)有很大差異。為了實(shí)現(xiàn)一個(gè)成功的應(yīng)用系統(tǒng)，您需要了解上面提到的兩個(gè)編碼器的所有相關(guān)屬性，并做出正確的選擇。



顧名思義，絕對(duì)式編碼器可以記錄編碼器在絕對(duì)坐標(biāo)系中的位置，而增量編碼器可以從預(yù)定義的起始位置輸出編碼器的增量變化。Hengstler增量編碼器需要使用額外的電子設(shè)備（通常是PLC、計(jì)數(shù)器或變頻器）進(jìn)行脈沖計(jì)數(shù)并將脈沖數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為速度或運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，而亨士樂(lè)絕對(duì)式編碼器可以生成可以檢測(cè)絕對(duì)位置的數(shù)字信號(hào)?？傊隽烤幋a器通常更適合簡(jiǎn)單、低功耗的應(yīng)用，而絕對(duì)式編碼器是更復(fù)雜的關(guān)鍵應(yīng)用的最佳選擇，因?yàn)檫@些應(yīng)用對(duì)速度和位置提出了更高的要求。輸出類(lèi)型取決于應(yīng)用程序。

Hengstler增量編碼器

增量編碼器移動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生與軸速度（旋轉(zhuǎn)編碼器）或移動(dòng)距離（線(xiàn)性旋轉(zhuǎn)編碼器）成比例的二進(jìn)制脈沖電流。當(dāng)使用光電編碼器時(shí)，放置在LED光源和光傳感器之間的某種類(lèi)型的代碼盤(pán)或線(xiàn)性代碼條可以交替地引導(dǎo)或阻擋光束，從而產(chǎn)生模擬信號(hào)；然后，一個(gè)附加電路（通常是板載ASIC）將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為方波。磁編碼器可以使用不同的機(jī)制工作，但它們都會(huì)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，產(chǎn)生電壓脈沖或電阻變化，這些變化可以轉(zhuǎn)換為脈沖。

單通道增量編碼器只能輸出單個(gè)脈沖電流，因此它可以提供有限的信息?；诰幋a器的分辨率，即編碼器每次旋轉(zhuǎn)的脈沖數(shù)或線(xiàn)性編碼器的運(yùn)動(dòng)距離（以毫米/英寸為單位），外部電子設(shè)備可以對(duì)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，并計(jì)算相對(duì)于參考坐標(biāo)（起始位置）的速度或軌跡偏移，以確定編碼器位置。單通道設(shè)計(jì)為單向輸送系統(tǒng)等應(yīng)用提供了卓越的解決方案。

單圈編碼器易于使用、堅(jiān)固耐用且具有成本效益，但有一個(gè)重要缺陷，即無(wú)法確定運(yùn)動(dòng)方向。確定運(yùn)動(dòng)方向需要編碼器具有更大的功率（通常使用相差90°的雙通道設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)通道“a”和通道“B”的獨(dú)立輸出）。由于雙通道編碼器的信號(hào)輸出具有2個(gè)上升沿和2個(gè)下降沿，因此它有時(shí)被稱(chēng)為正交編碼器。移動(dòng)方向決定了哪個(gè)通道首先達(dá)到高水平，從而使處理器能夠輕松地監(jiān)控移動(dòng)方向（見(jiàn)圖1）。操作員可以通過(guò)觸發(fā)一個(gè)或兩個(gè)脈沖通道的前緣和后緣最多四次來(lái)提高編碼器分辨率。

正交編碼器為要求苛刻的復(fù)雜應(yīng)用提供了強(qiáng)健耐用的解決方案。在高振動(dòng)應(yīng)用中，亨士樂(lè)單圈編碼器可能將由相對(duì)于設(shè)定點(diǎn)的波動(dòng)產(chǎn)生的脈沖流誤解為真實(shí)位移，而正交編碼器可能檢測(cè)方向變化并忽略脈沖流或?qū)⑵錇V出作為噪聲。

增量編碼器還可以包含一個(gè)附加通道，即索引通道（或Z通道）。該通道可以為處于特定位置的編碼器或線(xiàn)性設(shè)備每轉(zhuǎn)產(chǎn)生一個(gè)脈沖。Z通道可以在啟動(dòng)時(shí)確定特定位置。對(duì)于高速應(yīng)用，Z通道可以簡(jiǎn)單地顯示單個(gè)曲線(xiàn)并相應(yīng)地計(jì)算速度。

增量編碼器通常只適用于簡(jiǎn)單的應(yīng)用，無(wú)論控制器是計(jì)數(shù)器、PLC還是變頻器，并且可以直接連接到Hengstler編碼器和控制器。

在選擇編碼器之前，您需要了解以下內(nèi)容：

1.應(yīng)用的復(fù)雜程度？

2.您需要控制哪些參數(shù)（速度、位置、方向）？

如果停電，你能支付返回原來(lái)位置的費(fèi)用嗎？

4.您的應(yīng)用程序需要什么功率級(jí)別（每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)）？

5.編碼器如何與系統(tǒng)中的其他電子設(shè)備通信？您的系統(tǒng)是否需要通過(guò)幾種通信協(xié)議中的一種進(jìn)行通信？

6.您的應(yīng)用是否是成本敏感型應(yīng)用？

Hengstler絕對(duì)值編碼器

亨士樂(lè)增量編碼器的最大缺點(diǎn)是，在系統(tǒng)停電（例如臨時(shí)停電）的情況下，它們不會(huì)跟蹤編碼器輸出的增量變化。

因此，為了提供準(zhǔn)確的位置數(shù)據(jù)，增量編碼器必須在啟動(dòng)期間返回到其初始位置。對(duì)于輸送帶每晚關(guān)閉，然后每天早上重新啟動(dòng)的應(yīng)用，增量編碼器的返回不會(huì)影響應(yīng)用。然而，在汽車(chē)機(jī)械臂等應(yīng)用中，如果在焊接座椅支架時(shí)斷電，增量編碼器會(huì)返回其初始位置，并嚴(yán)重?fù)p壞產(chǎn)品和機(jī)械臂。絕對(duì)式編碼器是高可靠性應(yīng)用的理想選擇。

與增量編碼器不同，絕對(duì)式編碼器不輸出脈沖，而是輸出數(shù)字信號(hào)來(lái)指示編碼器位置，并將Hengstler編碼器位置用作絕對(duì)坐標(biāo)系中的靜態(tài)參考點(diǎn)。因此，即使在關(guān)閉時(shí)，絕對(duì)式編碼器也可以保存其絕對(duì)位置條目。重新啟動(dòng)后，系統(tǒng)可以立即重新開(kāi)始移動(dòng)，而無(wú)需返回到其初始位置。

絕對(duì)值型旋轉(zhuǎn)編碼器有一個(gè)連接到軸上的碼盤(pán)和一個(gè)固定的網(wǎng)格，允許系統(tǒng)為每個(gè)提升點(diǎn)生成一個(gè)唯一的二進(jìn)制標(biāo)識(shí)符（線(xiàn)性傳感器的工作原理與此類(lèi)似，為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，本文將重點(diǎn)介紹旋轉(zhuǎn)編碼器）。當(dāng)代碼盤(pán)在固定網(wǎng)格上旋轉(zhuǎn)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)定期讀取標(biāo)識(shí)符，并將其作為數(shù)字多位信號(hào)輸出。相應(yīng)的控制器或變頻器可以查詢(xún)編碼器以收集位置數(shù)據(jù)，并可以直接使用這些數(shù)據(jù)或?qū)⑵涮幚沓伤俣刃畔ⅰ?br />
光電編碼器的固定柵格交替地具有透明和不透明區(qū)域，同樣地，在碼盤(pán)上也有透明和不透明的區(qū)域，形成一組碼盤(pán)圓（碼盤(pán)通道）和碼盤(pán)通道上的輻射區(qū)域（見(jiàn)圖3）；每個(gè)代碼通道由一對(duì)不同的LED光源/傳感器讀取。代碼盤(pán)位于固定網(wǎng)格的頂部，通常位于傳感器專(zhuān)用集成電路（ASIC）的上部，該集成電路包含檢測(cè)器矩陣和相關(guān)的電子設(shè)備。隨著編碼器的旋轉(zhuǎn)，編碼器的透明區(qū)域與固定網(wǎng)格上的透明區(qū)域周期性地重疊，使得光信號(hào)到達(dá)檢測(cè)器并產(chǎn)生脈沖。代碼盤(pán)上的每個(gè)代碼軌道對(duì)應(yīng)于輸出中的一個(gè)比特；如果代碼信道的數(shù)量是n，則可以生成2n個(gè)輻射位置。絕對(duì)式編碼器的當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)分辨率是12位或每轉(zhuǎn)4096個(gè)位置。此外，某些型號(hào)的產(chǎn)品還可以提供22位（4.19 x 106個(gè)位置）或更高的分辨率。

磁性編碼器的工作原理類(lèi)似于光電編碼器的工作原則。

一些應(yīng)用包括遠(yuǎn)距離運(yùn)動(dòng)，并且需要多回路代碼盤(pán)。此時(shí)，第二代碼盤(pán)（或更多）與主代碼盤(pán)聯(lián)網(wǎng)，以跟蹤主代碼盤(pán)的轉(zhuǎn)數(shù)。在主代碼盤(pán)的每次旋轉(zhuǎn)之后，第二代碼盤(pán)被索引。這種設(shè)計(jì)為索引代碼盤(pán)的每個(gè)圓中的軸的位置分配了一個(gè)唯一的坐標(biāo)，最多4096個(gè)圓。

絕對(duì)式編碼器的應(yīng)用通常很復(fù)雜，需要使用硬件和軟件與系統(tǒng)中的其他電子設(shè)備（PLC、變頻器等）進(jìn)行交互。

增量編碼器與絕對(duì)式編碼器的區(qū)別

沒(méi)有適合所有應(yīng)用的Hengstler編碼器，您需要根據(jù)您的應(yīng)用要求選擇合適的編碼器。增量編碼器易于集成和維護(hù)。對(duì)于不太復(fù)雜的應(yīng)用程序，重點(diǎn)是成本。增量編碼器是最好的選擇。增量編碼器通常用于速度或速度監(jiān)控，例如調(diào)整倉(cāng)庫(kù)或郵件分揀廠(chǎng)中傳送帶的線(xiàn)速度。根據(jù)應(yīng)用程序是否需要控制移動(dòng)方向，您可以決定是使用單通道增量編碼器還是正交編碼器。

如上所述，絕對(duì)式編碼器適用于安全至關(guān)重要且亨士樂(lè)編碼器不得返回其初始位置的應(yīng)用，例如CNC機(jī)床中的高性能應(yīng)用。此外，這種Hengstler編碼器類(lèi)型也是返回起始位置顯著增加正常運(yùn)行時(shí)間或應(yīng)用成本的應(yīng)用的理想選擇。例如，如果DNA測(cè)序儀的電源在分析過(guò)程中中斷了幾天，則系統(tǒng)必須可靠地重新啟動(dòng)，而不會(huì)損壞精心培養(yǎng)的樣品或損害分析結(jié)果。當(dāng)電源恢復(fù)時(shí)，絕對(duì)式編碼器支持連續(xù)操作。由于絕對(duì)式編碼器輸出數(shù)字信號(hào)，它可以兼容各種通信協(xié)議和總線(xiàn)，包括BiSS、同步串行接口（SSI）、DeviceNet、Profibus、Modbus、CANopen和其他基于以太網(wǎng)的通信協(xié)議。

如果沒(méi)有合適的反饋設(shè)備，使用世界上最好的定位組件是毫無(wú)意義的。根據(jù)應(yīng)用特性，可以通過(guò)選擇合適的編碼器來(lái)實(shí)現(xiàn)理想的解決方案。原始設(shè)備制造商和機(jī)床制造商需要了解增量編碼器和絕對(duì)式編碼器的不同特征，并將其與應(yīng)用要求進(jìn)行比較，以便他們能夠構(gòu)建具有所需性能和使用壽命的產(chǎn)品或系統(tǒng)，以進(jìn)行規(guī)劃和預(yù)算。

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