詳細說明工業(yè)自動化中使用的不同類型電機編碼器的工作原理


1、什么是電機編碼器？

電機編碼器是記錄任何機器位置數(shù)據(jù)的設(shè)備，包括需要位置數(shù)據(jù)的自動控制系統(tǒng)或電機。從機器人手臂到3D打印機，它無處不在。編碼器對于自動機器正常工作起著重要作用。這些允許您精確測量系統(tǒng)中的運動部件。

電機編碼器在幾個方面具有優(yōu)勢。例如，線性編碼器廣泛應(yīng)用于web應(yīng)用程序，可以使用CNC機器和3D打印機精確生產(chǎn)零件，而旋轉(zhuǎn)編碼器可以在制造過程中使用機器人手臂。它們發(fā)送的信號用于在正確的時間激活控制器或PLC的不同輸出。

2、電機編碼器如何工作？

編碼器根據(jù)上述兩種不同系統(tǒng)之一（旋轉(zhuǎn)或線性）向ECU提供電氣信息。編碼器中還有幾種將物理變化轉(zhuǎn)換為電氣數(shù)據(jù)的機制。電阻、機械、磁性和光學(xué)編碼器是制造業(yè)中最常見的。光學(xué)編碼器包含至少一個光學(xué)發(fā)射器和一個光學(xué)接收器，用于將物理運動轉(zhuǎn)換為電信號以供控制器處理。無論轉(zhuǎn)換方法如何，編碼器始終是線性或旋轉(zhuǎn)編碼器。

旋轉(zhuǎn)和線性光學(xué)編碼器都使用從實體表面切割的“窗口”，只允許增量光進入接收單元。線性編碼器使用傳感器沿路徑長度檢測條帶中的不同圖案，而旋轉(zhuǎn)編碼器由帶有插槽的圓盤組成，這些插槽將信號發(fā)送回控制系統(tǒng)。

在光學(xué)系統(tǒng)中，發(fā)射單元發(fā)射恒定光束，隨著系統(tǒng)的移動，光束逐漸中斷。接收單元每次檢測到來自發(fā)送單元的光時，都會向控制器發(fā)送電信號。根據(jù)應(yīng)用的不同，有不同的光碟或光軌配置用于阻擋和接收光線。這些包括絕對定位器和增量編碼器。


3、絕對編碼器和增量編碼器：有什么區(qū)別？

絕對編碼器使用多個光學(xué)傳感器將二進制代碼發(fā)送到控制器。它們具有與光發(fā)射機/接收機對相對應(yīng)的不同插槽。對于單圈絕對編碼器，這些插槽生成一個二進制代碼，指示電機在一圈內(nèi)的角度位置。

對于需要更高精度和更大范圍的應(yīng)用，多圈編碼器使用一個減速齒輪和兩個編碼器盤來實現(xiàn)更大范圍的已知位置。絕對編碼器最適用于斷電后需要位置數(shù)據(jù)的情況，通常用于安全電路。增量編碼器具有均勻間隔的插槽，用于向控制器發(fā)送脈沖。由于這些編碼器依賴于零位置的脈沖計數(shù)，因此在系統(tǒng)因任何原因斷電的情況下，有一個已知的位置來繼續(xù)計數(shù)是很重要的。

如果您只需要電機轉(zhuǎn)速，請向控制器發(fā)送模擬信號，以便有用的應(yīng)用程序可以處理這些數(shù)據(jù)。如果過程需要位置數(shù)據(jù)，編碼器可以向控制器發(fā)送電脈沖，以解密極限范圍內(nèi)電機的位置。

4、線性編碼器在哪里使用？

線性編碼器使用傳感器或刻度部分向控制器發(fā)送電脈沖信號。這些脈沖信號由PLC解碼并轉(zhuǎn)換為設(shè)備應(yīng)遵循的指令。

線性編碼器適用于使用滑動定位器的應(yīng)用，如3D打印機和CNC機器。對于需要向控制器精確高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程，這些都是理想的選擇。某些線性編碼器（如果不是絕對編碼器）需要一個參考位置，以便在PLC/控制器斷電或重啟后返回原點。

絕對編碼器使用二進制文件表示其位置，增量編碼器只能在啟動后發(fā)送控制器計數(shù)的脈沖。當(dāng)需要重新啟動位置數(shù)據(jù)時，可以使用限位開關(guān)或傳感器提供參考點。

基于絕對碼的線性編碼器可以在不移動或不使用參考點的情況下找到位置。他們使用來自多個尺度的二進制代碼來確定位置。這為您的應(yīng)用程序流程提供了更大的靈活性，并在重啟后在安全相關(guān)領(lǐng)域開辟了更多機會。


5、旋轉(zhuǎn)編碼器的使用

旋轉(zhuǎn)編碼器由連接在電機軸上的圓形刻度組成。當(dāng)電機旋轉(zhuǎn)時，讀取刻度圖案的光學(xué)傳感器向PLC發(fā)送脈沖計數(shù)或二進制代碼。旋轉(zhuǎn)編碼器在需要電機速度的應(yīng)用中或在難以通過電機旋轉(zhuǎn)以外的方式測量距離的應(yīng)用中非常有用，例如機械臂伺服電機。需要電機速度控制的應(yīng)用程序使用增量編碼器，產(chǎn)生脈沖計數(shù)來測量電機速度。

編碼器刻度有固定數(shù)量的插槽，PLC在電機旋轉(zhuǎn)時計算插槽數(shù)量。然后可以將其轉(zhuǎn)換為RPM。輸送機電機就是一個有用的例子。某些參數(shù)可能需要不同的皮帶速度，PLC可以根據(jù)電機速度進行相應(yīng)調(diào)整。它還可以生成比絕對編碼器更精確的數(shù)據(jù)，這在精度關(guān)鍵的應(yīng)用中非常有用。它更精確，但如果不移動它就無法讀取位置，并且在與PLC失去通信后可能需要一個參考位置。

絕對編碼器也可以與旋轉(zhuǎn)電機編碼器一起使用。當(dāng)需要角度數(shù)據(jù)時，這些更合適。與需要移動才能傳輸數(shù)據(jù)的增量旋轉(zhuǎn)旋鈕不同，您可以在編碼器和控制器之間發(fā)生通信或電源故障后檢索位置。

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