傳感器

ifm：磁性編碼器真的不如光電編碼器嗎?

ainet.cn 2023年02月14日

旋轉(zhuǎn)編碼器是一種機電設(shè)備，可以將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成有用的電信號。它們監(jiān)測：

位置

線性距離

速度

角位移

旋轉(zhuǎn)方向

市場上編碼器主要有兩種類型 - 增量型編碼器和絕對型編碼器。增量型編碼器為編碼器上的每個增量提供一個脈沖(方波周期)。絕對型編碼器為編碼器上的每個增量提供一個唯一的編碼值。多圈版本絕對型編碼器還將圈數(shù)包括在編碼值中。

01 增量型編碼器

在軸旋轉(zhuǎn)一圈時產(chǎn)生的方波(脈沖)的數(shù)量被稱為分辨率。例如，一個分辨率為1024的編碼器在軸旋轉(zhuǎn)360°時將產(chǎn)生1024個脈沖。當(dāng)參考起始點，產(chǎn)生的脈沖數(shù)能表示當(dāng)前軸的位置。當(dāng)斷電重啟時，編碼器不保留位置值。

常見的增量型編碼器通常有3個輸出通道：通道A，B，Z。通道A，B相互偏移90°，可用于監(jiān)測軸的旋轉(zhuǎn)方向。如果通道A先于通道B(下圖1)，則軸在順時針旋轉(zhuǎn)，增量在向上計數(shù)。如果通道B先于通道A(下圖2)，則軸在逆時針旋轉(zhuǎn)，增量在向下計數(shù)。

軸旋轉(zhuǎn)360°一周的過程中只產(chǎn)生一個Z脈沖信號。這被稱為零點或參考標(biāo)記。這是一個參考點(或索引 "idx")，在這里開始計算A和B脈沖。很多時候，基于機器結(jié)構(gòu)很難對準(zhǔn)Z標(biāo)記，所以使用接近開關(guān)作為參考點。

高端的增量型編碼器還包括通道A、B和Z的反轉(zhuǎn)(鏡像)狀態(tài)。通過監(jiān)測反轉(zhuǎn)和非反轉(zhuǎn)狀態(tài)之間的電壓降，可以過濾和去除電氣噪聲。這對于有長電纜的應(yīng)用特別有用。

增量型編碼器可以有HTL或TTL信號電平。

HTL - 輸出信號電平和極性與電源電壓相同。例如，如果電源電壓是+24 VDC，輸出信號就是+24 VDC。

TTL - 無論電源電壓如何，輸出信號電平為5 VDC，極性與電源電壓相同。例如，如果電源電壓是+24 VDC，輸出信號是+5 VDC。

增量型編碼器使用兩種不同類型的技術(shù)：光電和磁性。

光電型編碼器通過蝕刻在涂層玻璃盤上的間隙來通光束。當(dāng)連續(xù)光束被打段時，會產(chǎn)生脈沖。光電型編碼器具有非常高的精度和分辨率。但是，它們制造起來很復(fù)雜、困難和昂貴。它們在高沖擊和振動的應(yīng)用中也容易斷裂。

磁性編碼器通過在芯片上旋轉(zhuǎn)磁鐵并測量磁場的變化。這一信息被轉(zhuǎn)換成一系列的脈沖。這是一個簡單、緊湊的設(shè)計，可以承受高強度的沖擊和振動。

與標(biāo)準(zhǔn)的磁性編碼器相比，光電編碼器更準(zhǔn)確，能夠提供更高的分辨率和速度。磁性技術(shù)的好處是能夠裝入更小的外殼，非常堅固，設(shè)計簡單，可以降低制造成本。

對編碼器有經(jīng)驗的人通常認(rèn)為磁性技術(shù)不如光學(xué)技術(shù)，因為它們的精度和響應(yīng)時間下降。ifm的磁性編碼器系列優(yōu)于市場上常見的磁性編碼器，與光電編碼器性能相當(dāng)。這是通過使用一個32位、66兆赫的微控制器來實現(xiàn)的，該微控制器通過剔除噪聲來實現(xiàn)更高的精度。它在響應(yīng)速度上也幾乎沒有滯后。