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)，用戶需要考慮一些重要的應(yīng)用功能：跟蹤線性運(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)專業(yè)應(yīng)用，亨士樂的用戶還應(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)。總之，增量編碼器通常更適合簡(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型的代碼盤或線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（線性傳感器的工作原理與此類似，為了簡(jiǎn)單起見，本文將重點(diǎn)介紹旋轉(zhuǎn)編碼器）。當(dāng)代碼盤在固定網(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，在碼盤上也有透明和不透明的區(qū)域，形成一組碼盤圓（碼盤通道）和碼盤通道上的輻射區(qū)域（見圖3）；每個(gè)代碼通道由一對(duì)不同的LED光源/傳感器讀取。代碼盤位于固定網(wǎng)格的頂部，通常位于傳感器專用集成電路（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。此時(shí)，第二代碼盤（或更多）與主代碼盤聯(lián)網(wǎng)，以跟蹤主代碼盤的轉(zhuǎn)數(shù)。在主代碼盤的每次旋轉(zhuǎn)之后，第二代碼盤被索引。這種設(shè)計(jì)為索引代碼盤的每個(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)或郵件分揀廠中傳送帶的線速度。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，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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