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          編碼器的技術文章

          發布時間:2020-9-14 瀏覽:532

          1.什么是“工業旋轉編碼器”
              工業旋轉編碼器是一種將將度位置關系在其中預先編碼并可輸出測量值的旋轉角度傳感器,當測量時可以讀取測量當前焦度位置值或運動移動的角度變化量,通過機械傳動裝置也可以測量長度、高度值,變化位移量通過對時間的導數可以獲得運動的速度、加速度的傳感器或指令發送器。

          2.什么是增量(計數)編碼器(也成為相對式編碼器)
             增量編碼器,內部對于位置預先有位置編碼,但是其具體位置需要以兩次讀數的位置關系(例如相對于零點Z相計數增加并電子寄存)的增加或減少的計測方式才能獲得準確位置,這種編碼器是以兩種讀數關系確定位置的,因此也叫“相對式”編碼器。編碼器內部具有依賴于前次讀數的寄存并計數累加的,都是相對式編碼器。
             例如如下光電式增量編碼器的內部馬盤:刻線數代表每一個間隔位置的是AB相編碼,每圈一個刻線的是零位Z相,具體位置為每個相對于Z相的位置,或者相對于移動多少刻線數決定從前次讀數起始點相對移動到此次讀數終點移動多少角度位置。

          3.什么叫絕對值
             “絕對值”是指測量的位置值不依賴于前次測量計數累加的,對于測量原點的絕對的位置值。
          其不同于“相對值”,相對值是相對于前次測量位置的一個相對移動的位置值,而“絕對值”
          每次正常測量與任何其他測量無關系,所以叫“絕對”。

          4.什么叫絕對值編碼
             絕對值編碼是指在測量器件(傳感器)內部,在測量量程范圍內,所有的機械位置已經預先與機械位置遠點有唯一的對應關系的絕對編碼,任何時候的測量不需要依賴前次測量的歷史。即使不移動,也可以直接輸出唯一的絕對編碼。
          絕對值編碼的根本,第一是不依賴于移動即可獲得完整的位置信息,且每一個位置是唯一的。第二是與前次讀數(包括各種記憶方式)無關。不移動位置、不需要知道前次讀數位置即可測量并輸出位移的信號值。
          5,絕對式與絕對值編碼有什么不同
             根本的不同是“絕對式”的名稱是側重于測量接受設備。相對于外部原點位置的“絕對式”位置輸出模式,而“絕對值編碼”是側重于測量傳感器內部的編碼形式,在其量程范圍內部對于原點位置的所有位置唯一“絕對編碼”。作為《編碼器》應以內部編碼讀取的原理方式決定其名稱方式。
          實際上依賴于計數的,無論是內部電池記憶,還是外部電池,甚至于是低功耗的威根特效應計數,都是“計數”的,就不能再稱為“絕對值編碼”了,只能相對于測量接受設備的“絕對式”。

          6,什么是絕對值單圈編碼器?
             在360度測量范圍內,其每一位輸出位置的數據在360度單圈內是絕對且唯一的,無需依賴轉動及前次數據而獲得位置信息。在旋轉超過360度后,數據又循環從0開始。
             例如GEMPLE的GAS60系列編碼器,如下圖的光學式多碼道單圈絕對值編碼器碼盤形式,其碼盤上布有N多個編碼碼道,每一個碼道的編排間隔及位置不同,可構成2的N次方(也稱N為)的編排方式的編碼位置,GAS60系列目前最多可達到13位8192個分辨位置編碼。
          單圈絕對編碼器的位數是以2的N次方位數來表示其分辨位置編碼,8位就有256個編碼位置,10位是1024,12位4096,13位8192,14位16384,16位65536,目前最高位數的是德國海德漢的25位單圈絕對值編碼器。

          7.什么是絕對值多圈編碼器
             絕對值多圈編碼器,就是在其測量范圍內,不僅僅在單圈360度內有“絕對值編碼”,而且在超過360度后仍然有不依賴于計數的多圈數值的唯一絕對編碼。其一般與鐘表式的分針,時針原理相似。
          多圈絕對值編碼器是以單圈多少位x多圈多少位的方式表示其分辨率和測量圈數行程,多圈常用的是4096圈,少量可以達到16384圈,65536圈(16位),GMX425系列的絕對值多圈編碼器常規的可以達到12位4096圈,特殊需要的可以達到16384圈和65536圈。

          8.絕對值單圈編碼器的工作原理有那幾種?
             絕對值單圈編碼器的工作原理有多種,主要是:光電式,磁電式,電感式,另有接觸式的較早期一種,現已基本淘汰。
             光電式是依靠光學圓碼盤預刻的光學“通”“暗”信息,由光電接收后獲得絕對值位置信息,一般有多碼道的光學編碼器,現在也有少碼道或單碼道,通過光學信息內容的變化(例如正余弦)
          或多光學讀取頭平行隨機碼編碼的方式,獲得每一個位置唯一的編碼。
             a ,光學式絕對值單圈編碼器不僅僅是刻線精度可以做得很高,而且可以通過光刻線光通量變化的大小繼續細分信號,獲得更高的分辨率,常規了58系列光學絕對值可以達到13位分辨率,通過刻線光通亮的再細分,可過的最高的25位。
             b,磁電式是以永磁鐵產生的磁場作為工作碼盤,由磁場感應讀取元器件(例如霍爾效應傳感器),讀取磁場碼盤的信息,因為永磁體的磁場在基本條件下是“永恒”的,這個位置信息也是絕對值的,
          在經過讀取元器件及數據處理MCU(微處理器)處理后可獲得的絕對值編碼并輸出,并隨著轉軸帶動碼盤轉動,磁場也跟著轉轉,獲得的新位置信息同樣的可以是絕對值的編碼、讀取及輸出。
          磁電式編碼器相比較光學式編碼器,其分辨率及精度受永磁鐵磁場有限制,目前分辨率在12_16位,有效位不高,精度也不高。但是優點是因為非接觸式感應型,沒有光學組件,抗震動、抗水氣、抗污染,對于熱沖擊不敏感,特別適合于較為惡劣的工作環境中
          另外,磁電感應型的編碼器,可以
          將磁場體(比如永磁體)與感應體分開,做成分離感應型編碼器,分開的兩部分可以獨立做密封,因為無軸承等轉動部件,密封等級可以做到很高,這對于現場有振動、水、和油的環境下很有優勢。
          例如GMS412系列的如下圖的軸向磁場“地圖”感應型磁電編碼器(絕對值單圈)
             c,電感式:是以線圈通電產生的電磁場,再由電氣感應獲得位置,經數據處理后輸出,這種電磁場可以是靜態的(線圈電感式)也可以是動態的(也叫轉轉變壓器),因電磁場的產生由電流控制預先約定(編碼),所以也可以是每一個位置的預先約定而唯一。
             但是有一些旋轉變壓器是多組的,也就是在360度內是多組編碼(例如三組),也可能就是只有120度內的絕對值編碼器了,它或可通過多組編碼實現360度的絕對值編碼。
             d,接觸式觸電導通型:以電刷與預先刻線(可導通)的接觸,獲得一組觸點導通變化規律的絕對值編碼方式,與電位器的工作原理相似,但其有多組多位導通規律組合編碼,在早期的編碼器中有用,但因其要求觸點的接觸阻抗小,在滑動中無跳變,長時間無氧化,需要用昂貴的貴金屬制造觸頭,普通金屬的觸頭接觸阻抗易發生變化或彈性失去而變得不可靠,而且分辨率無法做的高,目前已經逐漸被淘汰。
          9,什么是電子式“絕對式”的“靜態”與“動態”數據掃描?
             電子式的“絕對式”雖然能夠向外提供的數據也是以絕對值相同的形式輸出的,但其內部并不是每一個位置的預先絕對編碼,它是依賴于編碼器的旋轉運動以及前次讀數的記憶保存相比較,獲得的位置信息,類似于磁帶錄音機或激光CD,必須磁帶旋轉或光碟旋轉,
          才能組織采集到完整信息再輸出,這種需要“動起來”或“動一小部分”才能獲得類似絕對式信息輸出的,稱為“動態”數據掃描絕對式,而有一些依賴于電池、超級電容記憶數據,或者較為先進的低或無功耗威根特效應讀數并用電容寄存讀數,這類不需要動起來也能輸出記憶的位置信息的方式,稱為“靜態”電子式絕對式。
          無論是“靜態”的還是“動態”的電子式“絕對式”,都已經不是內部絕對值編碼的方式獲得的位置信息,所以應該不能叫“絕對值編碼器”。編碼器的名稱,應該由其內部的編碼及讀取的方式原理決定,而不是僅僅看輸出信號相類似。
          10,“電子式絕對式”編碼器與“真絕對值編碼”的編碼器比較會有什么問題?
             電子式絕對式編碼器內部的工作原理是依賴于運動起來讀數加上前次記憶數據相比較,獲得的位置信息,這樣與“真絕對值編碼”器比較,就會有這三部分出錯可能性:首先是運動起來的讀數計數累計,這個部分可能會受到各種內部及外部電氣環境干擾因素的影響或器件小概率失效因素的影響而讀錯,它與絕對值編碼不同,絕對值編碼由于位置信息始終存在,即使一次性小概率讀數失效,并不影響下次的讀數準確性,而通過讀數計數的失效,可以影響到下一次的讀數累計,這種錯誤無法區隔判斷,并在時間上和各個位置上的信息輸出延續下去;而在斷電以后的讀數,是依賴于電池、電容供電,或威根特效應極小的發電能量存儲供電,因所供電能有限,其抗干擾性更差,并讀數頻次低,當快速旋轉編碼器或外部有很大的干擾影響下,很有可能來不及計數累加或受干擾而出現讀數錯誤,并累加延續。
             其二,在于累加計數的記憶體,這種記憶因電能有限,或因記憶能量型元器件的問題,例如電池的失電后、電容及威根特效應存儲的容量有限性、存儲數據的電容的被干擾耦合數據失真,存儲數據再次采集的數據失真、電池的低溫效應,電池的高溫爆炸、記憶能量體和數據記憶體的壽命,等等各種因素都會影響到其記憶數據及再次采集是否可能失真失效
             其三,在于速度響應有限并數據的再處理解碼輸出,由于是依賴于運動起來的讀數及內部寄存數據的比較兩部分數據的整合解碼,在速度響應方面有限,進位同步處理、快速運動讀取及處理、干擾影響等各種因素的情況下,兩組數據的再處理解碼及輸出,仍然存在出錯的可能,而且這種出錯一樣是不同于真正絕對編碼的,其一旦出錯無法判斷(或需要再以輔助傳感器比較判斷),而在時間上及位置上錯誤一直延續。
          11,什么是鐘表齒輪式絕對值多圈編碼器?
             旋轉單圈絕對值編碼器,以轉動中測量光碼盤各碼道刻線,以獲取唯一的一組編碼,當轉動超過360度時,編碼又回到原點,這樣就不符合絕對編碼唯一的原則,這樣的編碼器只能用于旋轉范圍360度以內的測量,稱為單圈絕對式編碼器。
          真實多圈絕對值編碼器:編碼器生產廠家運用鐘表齒輪機械的原理,增加了一組機械齒輪組碼盤,當中心碼盤旋轉時,通過齒輪傳動另一組齒輪碼盤(或多組齒輪,多組碼盤),在單圈編碼的基礎上再增加圈數的編碼,以擴大編碼器的測量范圍,這樣的方式與機械鐘表的秒、分、時相像,也稱為絕對編碼器就稱為鐘表齒輪絕對值多圈編碼器,這種真實多圈絕對值編碼器,對于多圈的數值,同樣是由機械位置確定編碼,每個位置編碼唯一不重復,而無需記憶。
          12,什么是電子式多圈“絕對編碼器”?
             單圈碼盤選用了絕對值的原理,例如光學多碼道的絕對值單圈或磁電式絕對值單圈編碼器,而多圈測量用電子計數累加、寄存的方式,稱為“電子式多圈絕對編碼器”,但是稱為“絕對值編碼器”是不嚴肅帶有欺騙性的,這是部分絕對值編碼,完整的全行程測量范圍不能算絕對值編碼了,而是部分增量計數的。
          電子式多圈絕對值編碼器,有利用上次讀數寄存判斷圈數值而不用電池的,停電后移動角度有一定的范圍限制;也有內置電池或外置電池記錄圈數的,在電池容量有限的情況下停電記憶圈數值;目前還有一種是無電池利用威根特效應(無功耗脈沖發生計數器)記錄圈數值的,但仍然是屬于電子式多圈編碼器。
          電子多圈編碼器仍然存在讀數、寄存、再讀數的出錯可能性,這種可能性一旦出現無法發現并彌補,需用其它輔助傳感器比較后修正,另外,電子多圈編碼器在停電后對于旋轉角度及轉速有限制。
          13,什么是威根德效應編碼器?
             有一些電子多圈編碼器,其多圈計圈數是用威根德效應原理。
          在上世紀60年代,John.Wiegang發現,通過適當處理的磁性金屬絲,內芯和外層存在著較大的差異性,在一定的條件下便可產生兩種狀態的轉換,對此效應人們稱之為威根德效應,類似于這種特征的絲稱之為威根德絲。
             用這種絲制成的磁敏傳感器,在經過磁場的NS變化時,可產生無需供電的尖峰脈沖,威根德傳感器具有工作溫度高(可達200℃),不需要任何外加電源便可輸出較高的脈沖電壓(可達5_6V),可直接與計算機接口,因而在許多場合已得到應用。以這種原理制成的傳感器叫“威根得傳感器”,這種傳感器幾乎無需電源,甚至其產生的尖峰可以用電容存儲,以威根德傳感器內部計數并尖峰微小能量由電容存儲的編碼器,早在上個世紀90年代即產生了產品,但是當時的技術條件性能很不穩定,在近年低功耗電子元器件的出現,使得這個產品漸漸成熟走向市場,但是它的可靠性有限,目前只能用于計圈數,(因計圈數次數少,頻次低,可靠性因素反映出現概率低),而單圈碼盤用絕對值碼盤(例如磁電原理)。
             威根德原理的計數仍然是屬于電子是多圈編碼器,一樣是有缺陷的,技術寄存或讀取期間仍然是不可干擾性,要不然也不會僅僅用于計圈數(計數頻次低,計數量小,出錯概率減。,再如寄存的能量有限,停電后的計數抗干擾差,計數響應不夠快,在停電與通電切換時抗干擾性差等等?傊,它不是完整的絕對值編碼,不能再叫“絕對值多圈編碼器”了,在國外的樣本資料中都注明是單圈絕對值,多圈威根德效應電子式多圈的。如果故意忽略威根德電子式的內容,就直接叫“絕對值多圈編碼器”,帶有不嚴肅的商業欺騙性嫌疑。
          14,什么叫全行程多圈絕對值編碼器
             在整個測量行程中,測量傳感編碼器的內部是絕對值編碼的。這相對于有這測量是部分絕對值編碼部分靠累加計數的不同,或者超過一段行程需要刷新起點重新作為絕對值測量的不同。因為齒輪式絕對值多圈編碼器的測量范圍受內部機械齒輪組的限制,絕對值編碼的圈數值是有限的,比如4096圈(12位),16384圈(14位)等,或者經濟型的64圈、256圈,這種規定了測量圈數值的行程,并確認在這個測量行程內是絕對值編碼并使用的,稱為全行程絕對值編碼器。使用全行程多圈編碼器需根據提供的編碼器圈數在此范圍內使用。傳感器超出行程重新從起點循環使用。
          15,絕對值單圈編碼器有哪些?
             GEMPLE提供光學式的和磁電式的絕對值單圈編碼器;
          根據需要,GEMPLE將向市場提供更高的光學式與磁電式混合型絕對值編碼器。
          16,絕對值多圈編碼器有哪些?
          GEMPLE的多圈絕對值編碼器目前面向市場的都是全行程絕對值編碼,內部無電子計數原理及電池。
          GEMPLE 根據市場需要也將提供部分絕對值編碼器+電子計數的編碼器,但一定會注明其電子計數特征。
          17,什么是智能型編碼器?
             智能型編碼器是GEMPLE的發明專利,其編碼器內置了32位智能芯片MCU,并有一個設置軟件Easypro,可連接電腦設置,一個智能型編碼器集成了數字化RS485輸出和模擬量電流4-20mA輸出,針對編碼器的各種應用,比如測角度、測長度、測速度、電子式凸輪開關輸出、超速與低速輸出開關等,都可以通過智能設定而直接輸出并應用,針對信號RS485可以設定波特率、地址、及分辨率,針對信號4_20mA可以設定零點、滿度點、旋轉方向,并電流校準。另外,數字信號可以根據需要轉換成各種現場總線、以太網、無線等等,從此編碼器進入了智能化時代,為工廠設備智能化管理與物聯網提供了角度、長度、速度的傳感器基礎。
          18,什么是絕對值編碼的模擬方式
             絕對值編碼位置是以物理量大小變化讀取的模擬量,但每一個位置獨立唯一,然后可通過接受端的現代電子細分技術將模擬量大小以其唯一的變化規律轉化為數字編碼,通過“數字旋轉”技術組合編碼并輸出。例如光學的單周期正余弦信號,或者磁電式絕對值編碼器。
          19,模擬量編碼的方式有哪幾種?
             光學的,是以光通量的大小變化作為編碼依據的模擬信號,通過A,B兩個相位(相差90度相位角)的比較,可獲得具體的位置值,在一個周期內每一個位置是唯一的,因此也是絕對值的位置值。目前較多的是A,B兩相的正余弦電壓1Vpp信號輸出。
             電磁的,是通過永磁體的NS分布磁場的變化,通過正交分布的霍爾感應傳感器感應磁場變化,并通過數字電子技術分析位置值,只要永磁體磁場分布不改變,隨著永磁體的旋轉變化,測量的每一個位置也是唯一的,因此也是絕對值的位置值。
          20,什么是數字式絕對值編碼?
             以傳感器內部信號獲得的有和無,電學的高低電平作為1和0的編碼,有N位的0,1編碼(也稱為二進制編碼)組成的絕對值編碼。數字式編碼的有和無,對于各種微動因素的干擾引起的大小變化不敏感,為此抗干擾性強,目前絕對值編碼器較多應用。
          21,數字編碼的方式有哪些
             十進制碼:日常生活中,我們的數字是0_9,逢十進位增一,這稱為“十進制”數字編碼;因10進制編碼需要用十個階梯的分布物理量,物理實現較不方便,編碼器中很少用此編碼。
             16進制碼:以二進制4位一組向十進制解碼0_15,但是10以上不以兩位數表示,而是以A_F表示,如10為A,15為F,這是16進制的編碼,便于數據寄存及辯識;
             BCD碼:十進制每一位分解碼到二進制碼的4位一組十個數,其BCD碼向十進制解碼后只有0_9,而無需再考慮十進制的進位問題,一般用于人眼習慣的7段數碼顯示管;
             格雷碼:格雷碼是二進制編碼的一種,其特征是每一次遞增(或遞減)一個字變化,所有位數上只有一位發生改變(0與1的變化),并且數據終點循環到起點同樣遵循這個原則,這樣在一個字的變化過程中,只有一位數發生跳變,數“能”變化量最小,出錯概率最低。特別適合于絕對值的多碼道同步讀取或多位數同步輸出(并行輸出)中,也適合在通訊傳輸中;
          格雷余碼:二進制編碼中大部分是2的冪次方編碼,編碼總數也是2的冪次方,如8位的256、10位的1024等,在編碼器的角度計算中,在角度計算中無法整除,有時要用到角度的整數,為此有格雷余碼,在格雷碼的數碼中去除一部分,余下一部分編碼使用,因此也稱為“余格雷碼”,例如180、360、720個編碼的“余格雷碼”。格雷碼向十進制解碼后的十進制數不從0開始,需要“補碼”。
          其它編碼:在通訊傳輸中,還有一些不常見的編碼,是上述編碼形式的變異或組合,例如曼切斯編碼等,不一一敘述。
          22,什么是絕對值數字編碼的邏輯?
             各種以0,1為基礎的二進制的數字編碼是0和1,對應的電子形式就是電平或電流或者光波形式的通和不通,聲波形式的長音與短音,低電平或者高電平,通與不通,短音與長音對應的0還是1的預先約定,稱為編碼的邏輯關系,例如低電平為0,高電平為1稱為正邏輯,而低電平為1,高電平為0的稱為負邏輯,編碼向其它但是轉換先要確定邏輯關系,不然就不符合規律而亂碼,如發現解碼后亂碼,可嘗試先改變0,1的關系(0改1,1改0)后再解碼。
          23,為什么絕對值編碼器很多要用格雷碼,如果用其它的碼會有什么問題?
             格雷碼或格雷余碼的編碼,在每次改變一個字的上下順序變化后,僅改變一位0,1的變化,物理能變化最小,而且也不存在各個位數上同步讀取的先后問題,因此其對于干擾性因素不敏感,出錯概率最小,絕對值編碼器的內部編碼的同步讀取或外部同步輸出就不會存在出錯問題,絕對值編碼器較多用此編碼。
          相比較的其它編碼,比如純二進制編碼或BCD編碼,在一個字的順序變化時,有可能發生多位上的0,1變化,物理能可能突變,而如果需要各位數同步讀取或同步輸出(例如并行輸出),在響應上很難保證同步一致性,而造成讀取上有的變化先讀到,有的變化后讀到,而出現短時錯碼跳變,而需要鎖定讀取或輸出,但這樣響應速度大大降低了,因此,在內部同步讀取或外部同步輸出(例如并行信號輸出)時不能用格雷碼以外的編碼。
          24,什么是絕對值數字及模擬混合式編碼?
             絕對值位置編碼是有多位數數字組合編碼的為絕對值數字式編碼,而現代絕對值編碼器已經有很多是部分數字與部分模擬的混合型編碼,這樣可以提高更高的分辨率或量程。
          25,絕對值編碼器數字編碼與模擬編碼受干擾情況下各有什么特征?
             數字信號如果某一位受到干擾或錯變,數據將會大幅度跳變,但在穩定可靠情況下,數字很穩定,在正負2個字內變化,模擬量信號受影響,在一個范圍內波動,不會跳變,可判別。
          三、信號輸出,信號接口
          26,什么是絕對值編碼器的模擬信號輸出
             絕對值編碼器內部是數字編碼的,但是輸出可以用數字,模擬轉換(ADC)以模擬量信號輸出,例如電流的4_20mA或者電壓的1_5V。例如GMS412.LB_單圈絕對值4_20mA輸出;GAX60.LB,多圈絕對值4_20mA輸出等等。
          27,為什么絕對值編碼器的模擬信號量值不能從0開始?
             絕對值編碼器的信號模擬量值不能從0開始,因為如果輸出0,無法判斷信號是否接通,編碼器是否正常工作,并且0信號很容易受到外部干擾而微動,而無法判斷是位置值在動還是干擾影響。因此,電流信號4_20mA從4mA開始,電壓信號1_5V從1V開始,0_10V的輸出,位置基點從12V開始。
          28,什么是絕對值數字量輸出?
             絕對值編碼器輸出的數字量是以0,1編碼的方式輸出的,為數字量輸出。數字量輸出的數字編碼形式有格雷碼、余格雷碼、純二進制碼等等。
          29,什么是絕對值編碼器輸出方式及物理接口,數字量輸出方式有哪幾種?
             絕對值編碼器輸出定義的時序方式及電氣匹配接口為物理接口,接受設備需要用相同的電氣匹配接口以相同的時序方式接受信號,如不匹配將無法正常讀到編碼器信號,甚至損壞設備或編碼器。
          工業上較多的輸出時序方式有并行輸出、串行輸出、總線型輸出多種:
          a,并行輸出方式:多位數高低電平直接同步輸出的并行信號,多個接口輸出高低電平直接代表各個位數的1和0
          a,編碼器的功耗及損壞率問題?
             多圈絕對值編碼器其輸出位數較多,大多為二十多位,最少的也有16位,如作為并行形式輸出,就是有20根左右的引出線對應每位輸出,如果每位輸出電流在20-30mA間(輸出帶載有效為1時),以保證信號的帶載推動能力,以24Vdc工作電壓計,最大輸出功耗就有可能約在12-15瓦,加上多圈編碼器本身空載功耗,在編碼器這么大小的一個空間里,要承受可能最大達到20瓦的功耗,相當于點了一個電燈泡,散熱并不好做。只要有一個輸出位損壞,這個編碼器就不能正常工作了,這樣的損壞概率隨著輸出位數的增加而增加。
          b,編碼器的輸出電纜線問題
          絕對值多圈編碼器如以并行形式輸出,就需要20多芯的電纜及接頭,需要保證連接點的可靠性,如編碼器信號傳遞較遠(如10米以上),這種電纜就要選擇較粗的芯線,以保證信號的質量及電纜內芯不容易折斷,而這樣的電纜成本就很高了,對于電纜的質量及連接點可靠性也就要提高了。
          c,編碼器的信號可靠性及安全問題
          上面表述說明這種形式損壞或連接不良少點的可靠性較大,很重要的問題是信號的可靠性的判斷--并行輸出形式,無論是某一位內部輸出的損壞,還是,某一根芯線的斷頭、連接的不良,其反映的只是電壓低,數據始終為0,而無法判斷究竟是編碼數據是0,還是這一位根本就沒有信號輸出?在格雷碼轉換為純二進制碼后,反映的就是亂碼,而且 很難判斷出錯位,相對比較其他的輸出形式,這種出錯率大很多,且無法判斷,對實際使用就帶來很大的安全性問題。絕對值多圈編碼器的使用,恰恰是安全性要求。
          為此,絕對值多圈編碼器是不適合用并行輸出的。
          38,Canopen絕對值編碼器有什么優點?
             CAN_bus(Controller Area Network)即控制器局域網,是國際上應用最廣泛的開放式現場總線之一。作為一種技術先進,可靠性高,功能完善,成本合理的遠程網絡通訊控制方式,Canopen是基于CAN-bus總線的開放式協議,由CiA協會管理,CANopen以其開發維護的低成本,高總線利用率,很遠的傳輸距離(最遠可達10Km),高速的傳輸速率(最高可達1Kbps),根據優先級的多主結構,可靠的錯誤檢測和處理機制,全面彌補了傳統RS-485網絡的低總線利用率,單主從結構,無硬件錯誤檢測的不足,使用戶能組建起穩定,高效的現場總線控制系統,從而產生最大的實際價值。尤其是具有可靠的信號錯誤檢測和處理機制,對于強干擾和無可靠接地的情況,仍能夠較好的傳輸數據,而其硬件錯誤自檢,多主站可冗余的特點,更是保證了控制設備的安全性。Canopen規范允許以廣播方式傳遞訊息,也支持點對點收發數據,用戶通過Canopen對象字典來執行網絡管理,數據傳輸等操作。尤其是Canopen具有抗干擾及多主站應用特性,可以形成實際的多站冗余備份,而實現控制的更安全。
          Canopen已被廣泛應用到各個自動化控制系統中。例如,在汽車電子、自動機械、智能大廈、電力系統、安防監控、船舶海運、電梯控制、消防安全、醫療器械等各領域,特別是在起重設備、鋼鐵冶金設備、工程車輛等較惡劣應用環境中,Canopen的抗干擾信號可靠性特征,使得其作為絕對值編碼器輸出信號是最為合適應用。
          編碼器選型
          40,使用絕對值編碼器一定會比用增量式編碼器貴嗎?
             沒有!從編碼器器件成本上說增量式編碼器內部器件少,成本價格確實低,但是從編碼器的如何使用并產生效果的角度說,絕對值編碼器如果選型得當,其使用的效果帶來的綜合成本,會低于選用增量值編碼器,為使用者大大節省成本。
          41,什么情況下要選擇絕對值編碼器?
             a,停電移動、慣性滑動的數據安全可靠性問題,對于一些需要高度、長度測量的安全性設備、較大型設備、起重類工程類設備,安全性是很重要的因素,為確保編碼器數據的穩定可靠性,必須選用全行程絕對值編碼器。例如水閘、工程機械、起重機、電梯、門機等等的高度、長度測量。
             b,信號抗干擾問題,增量信號較易受到各種干擾,數據采集不穩定,對于各種現場不可預知的干擾會花很多精力去排查,并要設法避開干擾,有時所化的人工成本遠遠大于一個編碼器、開關電源、接地狀況不明的情況下,無從判斷干擾情況,選用絕對值編碼器可以確保應對各種工況條件。
             C,后續設備節省資源,增量編碼器主要高速計數不停的計數,耗費CPU資源,有時多個編碼器連接沒有更多的高速計數口,此時選用絕對值編碼器的串行輸出(如RS485)或總線型輸出,其實是節省了后續設備的資源而節省費用!半娮邮浇^對式”編碼器主要就是在這種情況下可用。例如需要多個編碼器比較的同步糾正,多個編碼器聯動操作的流水線,加工機械等。
             d,環境較惡劣的選擇,增量編碼器絕大部分是光學式的,易受水氣灰塵及振動影響而損壞,選用磁電式絕對值編碼器(單圈或真多圈)的可以避免這種損壞,而大大提高產品使用的壽命,而得到綜合效果更佳,使用成本更低。例如戶外使用的港口礦山機械、工廠的快速門門機等。
             e,節省綜合成本,在一些不便于停機修正、更換、維修,或停機修正,更換,維修成本很高的場合下,用絕對值編碼器,因其數據的可靠性、產品的耐用性,可以大大減少售后服務人工成本,產品可長時間的使用效果,直接的是產品使用的綜合成本大大的節省了。例如一些高速運轉的流水線,較遠地區的管網系統(電動執行器)。
          42,絕對值編碼器如何選型?
             a,類型選擇,首先根據應用需要確定是選用增量編碼器還是絕對值編碼器,絕對值編碼器是選用單圈絕對值還是多圈絕對值編碼器。
             b,信號選擇,根據自身現有編碼器接受設備的信號接口,選擇匹配的絕對值編碼器信號輸出接口。模擬信號、數字信號選擇,并行、串行、總線選擇,(參見絕對值編碼器信號輸出表)。
             c,分辨率與量程(圈數),根據應用需要,選擇編碼器每圈的分辨率(位數)以及測量行程(多圈數)要求。
             d,工作環境與編碼器等級,編碼器一般分為芯片級(需二次開發再可使用)、經濟級(僅用于小型設備單個使用)、標準工業級(各種設備、戶外設備、各種自動化工程項目)、特殊工業要求。應根據實際使用工況選擇編碼器等級,絕大部分情況下應選擇標準工業等級。
             e,外形安裝,電氣參數包括工作電壓、耗電流、信號匹配要求(包括編碼形式及邏輯關系)等,電子響應頻率及轉速,信號輸出距離及電纜或插件要求。
             g,性能保證,溫度等級、抗震動等級、防護等級、EMC等級、電氣沖擊或保護等級,質保期。
             h,服務及維修。
          43,編碼器等級及性能參數為什么很重要?
             正確選型編碼器的等級及性能參數,而不是只迷信“進口”與“國產”品牌的不同,是編碼器能否使用以及能否確保用好、用長的重要步驟。工業旋轉編碼器的使用效果不佳或損壞,據統計超過50%以上的因素是選型不當造成的,包括選用進口“知名”品牌。選用經濟等級編碼器用于普通自動化工程項目或普通設備中是最常見的錯誤,調試時蠻好的到了現場出現問題,或者在某些地方某寫時段用的蠻好的而在有些地方(或某些時段)出現問題,是最常見的困惑,這都是因為選型時沒有選擇工業等級的對于各種工況預判而造成的,其返工調試、維修、更換、停工所造成的損失,遠遠大于一個編碼器的價格,尤其是編碼器使用不可靠引起的停工損失、安全事故、形象傷害,是應該在選型時就要極力避免的。
          44,什么是編碼器的防護等級?為什么工廠車間內也要考慮防水?
             編碼器的防護等級,是編碼是的防水防塵等級,以IPXX表示(例如IP67),第一位是防塵,編碼器外殼必須達到6,第二位為防水,編碼器外殼必須達到4以上,這就是達到IP64以上。編碼器屬于精密儀器類,尤其是光學式編碼器(絕大部分增量和大部分絕對值編碼器),對于水氣及灰塵對于光學系統的影響,將損壞編碼器,如果防護等級不高,在編碼器的使用溫度較高,停止使用時溫度下降,會有外部“呼吸性”水氣、灰塵的侵入、積累而造成損壞,這是編碼器壽命減少的重要因素,因此,即使是車間內設備使用,仍然要考慮編碼器外殼的防護等級達到IP64以上,如果是戶外使用,或者溫差較大,就更應該使用外殼防護等級達到IP67的要求。
          45,編碼器的溫度等級代表了什么意思?
             編碼器的溫度等級,直觀的是代表編碼器可應用的環境溫度范圍,但是也間接代表了編碼器內部選用元器件及材料的等級,工業級編碼器的溫度要求是零下20度以下到高溫70度以上,這表明其中的電子器件及材料必須是工業等級的,如果低于這個范圍,很有可能內部選用的是廉價的民用等級器件和材料。
          46,編碼器外殼的無螺絲全密封一次性擠壓封裝有什么意義?
             編碼器外殼的無螺絲全密封封裝,可以避免因螺絲擠壓的外殼變形縫隙、材料熱脹冷縮率不同的縫隙出現而密封下降、因使用震動而封裝螺絲松動的密封性下降等等,確保編碼器外殼始終具有高防護等級IP67,同時由于全密封一次性擠壓封裝不便于編碼器損壞后維修,這也要求編碼器的出廠品質要求很高,返修率極低而無需考慮返修,這代表了此類編碼器的品質等級很高。
          47,為什么在振動較大的情況下,建議選擇磁電式絕對值編碼器?
             很多編碼器是光學式的,光學系統的編碼器內部信號讀取需要對準碼道及刻線,在震動環境下容易對錯碼道刻線而數據抖動或出錯,而造成后續讀取設備的數值錯誤,有些是玻璃碼盤的容易震動損壞。而磁電式絕對值編碼器為感應型正交差分消除,對于震動帶來的距離及位置微小變化正交對消除,所以對于震動不敏感,而不會數據跳變出錯。同時磁電式編碼器沒有光學系統玻璃碼盤,不容易損壞,因此在振動較大的環境下,建議選擇磁電式絕對值編碼器。磁電式絕對值編碼器相對來說是精度略低調,但是振動較大情況下基本對應精度要求都不高,為此磁電式絕對值編碼器的精度較低的缺點也不會有影響。
          48,為什么說芯片級SIP不是SSI信號?
             SPI信號是芯片級信號而不是工業級信號,僅能在“片上傳輸”,而不能電纜較遠傳輸,尤其是頻率較高的情況下僅能傳輸很短的距離(厘米等級),不能作為編碼器輸出信號使用,SPI信號僅三線制,信號電平直接對于0V(地),不是SSI信號,SSI信號是基于國際電工協會的RS422的標準上的工業級信號,兩路的差分信號,信號電平不對地(0V),而是差分式的抗共模干擾,最遠可以傳輸100米(1KHz_1MHz)。
          50,什么是絕對值同步控制器?
             兩個電機的同步、雙油缸位置移動的同步,雙吊點高度的同步,是很多工程項目及工廠自動化所需要的一種自動化控制,同步的意義不是速度“同步”,而是兩者的位置始終在一個很小的允許的偏差范圍內的絕對位置同步,這種位置同步需要用絕對值編碼器做位置反饋,兩個編碼器的絕對值位置始終比較并輸出控制信號給電機或油缸的位置移動修正,保證兩個電機、油缸的絕對值位置同步性,這個就是絕對值同步控制器。
          絕對值同步控制器必須用絕對值便編碼器信號作為反饋,如果用增量編碼器而信號易受到變頻器或液壓電磁閥的干擾,位置誤差會累積而不再同步,造成同步失敗,或者如果用速度“同步”,因速度的誤差積分到位置,位置偏差是累積的,越來越小,從而造成同步失效,所以真正的同步必須用絕對值編碼器做位置信號反饋。
          51,什么是絕對值編碼器的“零錯設計”?
             選用絕對值編碼器就是因為要求可靠,這種可靠性的保證不僅僅是在產品工藝與生產質量問題上,更重要的是在產品設計階段就應該有的“零錯設計”,從結構、光電磁電傳感技術、電子技術、編碼解碼技術等等各種錯誤因素的排除法設計,以保證在設計原理上不存在出錯可能,如果還存在出錯概率,那“絕對”的編碼的說法就失去了可靠的意義了,這個絕對值編碼器也就失去了使用的意義。這種“零錯設計”需要設計者對于絕對值編碼器有長期的很好的熟知,能夠預知各種錯誤的可能性而設計排除,而不是簡單的靠拆開看一個就能仿制。比如絕對值單圈編碼器的并行輸出,如果選用的是純二進制編碼,在數值遞增變化時,有可能有多位數進位的0,1變化,這種多位變化無法完全同步(哪怕很小時間的不同步),而造成有錯碼概率,那么這種零錯設計技術并沒有公開,簡單仿制者必然存在出錯概率而失去“絕對值”的意義,所以目前世界上也是少數國家能夠掌握做出真正可靠的絕對值真多圈編碼器。包括韓國等目前都還沒有絕對值真多圈編碼器。
             長春光興傳感科技有限公司秉承德國的絕對值編碼器、絕對值真多圈編碼器技術,在產品設計階段就形成“零錯設計”,以確保在設計原理上的“零錯”,而確保絕對值編碼器產品的可靠性保障,目前已經數萬套在國內外各個工業項目中穩定可靠的使用超過5年以上,是優質品質的保證。
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