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Hengstler告诉您哪种编码器功能更加稳定可靠?

编辑:Hengstler(亨士乐)编码器    发布时间:2022-09-28 09:53:41

摘要:Hengstler编码器技术:三种类型及其优缺点。最常见的三种编码方法分别使用光学、磁性和电容技术。电容式编码器提供了强大的性能。并且,与光学式编码器和磁式编码器不同,静电电容式编码器的数字输出带来设计21世纪,简化产品的开发、安装,甚至维护。
Hengstler告诉您哪种编码器功能更加稳定可靠?

从战斗用机器人到火星探测器、大型工程车辆、半导体制造装置、无数医疗及军事用途,Hengstler编码器随处可见。

总之,有机器运行的地方必须有编码器。这些设备可能不像使用它们的某些产品那么吸引人,但它们对于当今复杂的运动控制系统来说是必不可少的。

旋转编码器是运动控制反馈回路在工业、机器人工程、航空航天、能源和自动化应用中的主要组成部分。这些设备必须在苛刻的条件下工作,暴露在灰尘、污垢、润滑脂、温度变化和高振动环境中。

此外,由于无刷直流(BLDC)电机的使用不断增加,旋转编码器的需求也不断增加,从而提高了控制、精度和效率。Hengstler编码器任务简单,将电机轴位置报告给系统控制器。使用此数据,控制器可精确整流电机绕组,确定运动控制环路用于保持目标电机性能的速度、方向、加速度等参数。旋转编码器应用程序需要长期的可靠性、耐久性和优化性能。换句话说,在大多数需要精确运动控制的应用程序中,智能旋转编码器变得越来越重要。

有一种使用智能功能的新方法,带来新的功能和机会,改变低调的编码器技术。

虽然是必需的,但旋转编码器通常被视为水库设备,仅用于向更高级别的控制器提供脉冲信号。过去,编码器用户对接受变化比较消极,但今天,他们对原理经过充分测试的电容式编码器等技术充满信心,并对该领域多年来卓有成效的编码器的成功充满信心。

通过在设计中添加微控制器和自定义ASIC,可大大提高通用性,可快速配置编码器的分辨率、零位置和极数。这种数字运动检测方法提供了许多优点,并为使用旋转开关编码器的设计人员提供了全新的智能级别。

Hengstler编码器技术:三种类型及其优缺点


最常见的三种编码方法分别使用光学、磁性和电容技术。

在光学配置中,使用单面有LED,另一面有光电晶体管的带槽光盘。由于磁盘旋转以阻挡光路,结果脉冲显示轴的方向和旋转(图1)。尽管成本低,但光学编码器由于污染、灰尘、油等污染而降低了可靠性,LED寿命有限。

CUI以往型光编码器结构图
图1:这是传统光学编码器的设置
图1:这是传统光学编码器的设置

磁性编码器与光学编码器的结构非常相似,但它使用磁场代替光束。这将使用一系列磁阻传感器上旋转的磁盘替换带槽的光轮。磁轮的旋转将在这些传感器上生成响应,并将其发送到前端的信号调节电路,以确定轴的位置。磁性编码器非常耐用,但它并不那么精确,更容易受到来自电机和驱动器的电磁干扰的影响。

电容编码器结合了光学和磁性编码器设计的所有优点,而不是弱点。这个编码器更加坚固,不易受到周围粒子和电磁干扰的影响。电容式编码器有两种线性形式:固定元件和可动元件。它们一起形成一对收发器组成的可变电容器(图2)。旋转编码器将触发内置的ASIC。此ASIC对行更改进行计数,并使用插值跟踪行。

在提供标准的正交输出的同时控制轴方向,切换来自其他编码器的输出,控制BLDC电机。

具有正交条和输出波形静电电容传感电路图
图2:这是具有正交条的行和输出波形的静电电容式传感
图2:这是具有正交条的行和输出波形的静电电容式传感

编码器反馈的数字增强


电容式编码器提供了强大的性能。并且,与光学式编码器和磁式编码器不同,静电电容式编码器的数字输出带来设计21世纪,简化产品的开发、安装,甚至维护。

优点之一是Hengstler编码器可以调整分辨率(每转脉冲数),而无需切换到高分辨率或低分辨率的编码器磁盘。这大大提高了优化控制循环时开发过程的灵活性。

数字技术还支持简单的“一键”调零,可快速、简单地对开关信号和BLDC电机绕组进行设置和校准。在此,用户通过在适当的马达阶段通电,将轴锁定在目标位置,并命令编码器在该位置变为零。不需要特殊工具,执行此功能的总时间仅为几分钟。相反,使用光学或磁性编码器将整流信号和电机绕组机械校准为零。这是一个复杂而令人烦躁的过程,最多需要20分钟。

此外,编码器系列包含智能,并附带AMT Viewpoint GUI,因此可以使用内置的诊断功能加快现场故障分析并执行操作。预防措施(如编码器健康测试序列)可缩短市场投入时间。

此诊断数据可帮助开发人员在调试期间从可疑列表中排除编码器。


此外,诊断可以在故障发生之前为最终用户提供编码器正常性的洞察,从而在现场提供帮助,并有助于将编码器的行为从出于维护目的的发动机行为分析中分离出来。可跟踪误对准和轴承磨损等问题。在关键的运动控制应用程序中,内置的诊断功能允许系统在启动马达之前验证编码器的行为,以防止损坏的可能性。

支持所有类型编码器的智能功能和物联网连接


Hengstler基于电容技术的AMT编码器系列的优点不仅仅是性能和可靠性的提高。提供智能功能和多种可编程设置和安装功能。数字技术是利用智能接口的力量实现传统编码器技术无法提供的好处的下一步。

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