伺服电机编码器的重要性

信息反馈在运动控制中起着至关重要的作用。伺服电机以及越来越多的步进型电机都在采用伺服电机编码器反馈来精确控制速度和位置。伺服电机编码器是一种传感器,可将被跟踪对象(例如电机轴或负载)的运动转换为与速度或位置相对应的模拟或数字输出。这种编码器是一款有效的反馈设备,但只有在针对当前应用和条件正确指定时。艾迪科电子科技将为大家讲解如何选择伺服电机编码器

选择伺服电机编码器需要考虑的因素

环境条件,包括温度、湿度、冲击和振动、污染

运动类型:单向或双向等

运动幅度和重新归位的灵敏度

机械设计,包括系统合规性

驱动器和控制器的电气要求

物理配置,包括外形尺寸、编码器和控制器之间的物理距离

伺服电机编码器.jpg

伺服电机编码器应对不同的环境因素

应用的环境条件决定了最基本的编码器选择:传感器引擎的类型。最常见的传感器引擎是光学的、磁性的。

光学编码器中,连接到被监控物体(通常是电机轴或负载)的图案圆盘在LED光源和固定在编码器主体上的光电探测器之间通过。圆盘的图案要么切断光束以生成方波脉冲序列,要么生成二进制数字字。在任何一种情况下,控制/读数都使用该数据来确定位置,并可能确定速度。在线性光学编码器中,源和检测器都随负载移动,而产生输出的线性标尺固定在机架上。

优点:光学编码器提供此类反馈设备的最高分辨率。因此,它们非常适合需要将角位置跟踪到几分之一度的科学和苛刻的工业应用。

缺点:不利的一面是,光学编码器对污染很敏感,不应用于将其暴露于灰尘、湿气或腐蚀性化学品的应用中。带有玻璃码盘的光学编码器容易受到冲击和振动。这些天来,聚酯薄膜代码盘更常用,并且对冲击和振动更稳健。

这种伺服电机编码器最适用于:具有非常苛刻的输出性能的科学应用和工业应用。

磁性编码器的工作原理类似于光学编码器。不同于光学编码器的码盘,磁性旋转编码器依靠的是扰动磁场来运作,例如带齿的黑色金属齿轮,或带有交替磁畴图案的鼓或盘;线性版本使用线性刻度。交替域产生变化的磁场,可以使用多种技术中的任何一种来检测,包括简单的磁性拾音器或提供更好高速性能的磁限制检测器。或者,霍尔效应传感器利用固态探测器阵列,提供经济、稳健的解决方案,将高灵敏度和分辨率与更好的高冲击载荷耐受性相结合。

优点:磁性编码器可以承受极其恶劣的条件,使其非常适合工业应用。它们可以在水下运行,覆盖着灰尘,并暴露在非常高的振动下。它们非常经济,适合预算应用。

缺点:对强磁场敏感,可能需要屏蔽。非常高的冲击载荷会使磁畴退磁,非常高的温度也是如此;如前所述,霍尔效应传感器不易受到冲击载荷的影响。按照传统思维,磁编码器只能提供中等分辨率。霍尔效应传感器再次提供了改进的性能。对于极其肮脏环境中的苛刻应用,霍尔效应传感器可能是理想的选择。

此类型伺服电机编码器最适用于:环境恶劣的工业应用。

伺服电机编码器.jpg

伺服电机编码器选择关于电气方面的要求

世界上所有的反馈数据如果不能从伺服电机编码器发送到读出设备,就不会使系统受益。增量编码器和绝对编码器产生本质上不同的输出,因此它们的接线和传输方案也不同。增量编码器要求每个通道直接连接到控制/计数器设备。

伺服电机编码器有两种基本的接线方法:

单端接线:从每个通道到读出设备的一根线,加上Vcc和接地线。

优点:布线更少,因此降低了成本、复杂性、故障点和出错机会。

缺点:易受噪音和损失的影响

最适用于:在低噪音环境中运行的电缆非常短

差分接线:从每个通道到读出设备的两条线(双绞线),以及用于 Vcc 和接地的线。

优点:可用于消除噪音、延长电缆运行以及在更高噪音环境中的有效性。

缺点:更多的电线,因此增加了成本、复杂性、出错的可能性、故障点

最适用于:高噪音或长电缆的应用

增量编码器需要输出驱动器将信号传输到读出设备。输出驱动器的选择应由接收设备的要求决定。您的控制器/驱动器的电压要求是什么?电压需要足够高才能被读取,并且必须足够强才能通过网络传输。

伺服电机编码器输出驱动器可分为三类:集电极开路、线路驱动器和推挽。它们必须与电路中的其他设备兼容以避免损坏。