詳細(xì)說(shuō)明工業(yè)自動(dòng)化中使用的不同類(lèi)型電機(jī)編碼器的工作原理


1、什么是電機(jī)編碼器？

電機(jī)編碼器是記錄任何機(jī)器位置數(shù)據(jù)的設(shè)備，包括需要位置數(shù)據(jù)的自動(dòng)控制系統(tǒng)或電機(jī)。從機(jī)器人手臂到3D打印機(jī)，它無(wú)處不在。編碼器對(duì)于自動(dòng)機(jī)器正常工作起著重要作用。這些允許您精確測(cè)量系統(tǒng)中的運(yùn)動(dòng)部件。

電機(jī)編碼器在幾個(gè)方面具有優(yōu)勢(shì)。例如，線性編碼器廣泛應(yīng)用于web應(yīng)用程序，可以使用CNC機(jī)器和3D打印機(jī)精確生產(chǎn)零件，而旋轉(zhuǎn)編碼器可以在制造過(guò)程中使用機(jī)器人手臂。它們發(fā)送的信號(hào)用于在正確的時(shí)間激活控制器或PLC的不同輸出。

2、電機(jī)編碼器如何工作？

編碼器根據(jù)上述兩種不同系統(tǒng)之一（旋轉(zhuǎn)或線性）向ECU提供電氣信息。編碼器中還有幾種將物理變化轉(zhuǎn)換為電氣數(shù)據(jù)的機(jī)制。電阻、機(jī)械、磁性和光學(xué)編碼器是制造業(yè)中最常見(jiàn)的。光學(xué)編碼器包含至少一個(gè)光學(xué)發(fā)射器和一個(gè)光學(xué)接收器，用于將物理運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)以供控制器處理。無(wú)論轉(zhuǎn)換方法如何，編碼器始終是線性或旋轉(zhuǎn)編碼器。

旋轉(zhuǎn)和線性光學(xué)編碼器都使用從實(shí)體表面切割的“窗口”，只允許增量光進(jìn)入接收單元。線性編碼器使用傳感器沿路徑長(zhǎng)度檢測(cè)條帶中的不同圖案，而旋轉(zhuǎn)編碼器由帶有插槽的圓盤(pán)組成，這些插槽將信號(hào)發(fā)送回控制系統(tǒng)。

在光學(xué)系統(tǒng)中，發(fā)射單元發(fā)射恒定光束，隨著系統(tǒng)的移動(dòng)，光束逐漸中斷。接收單元每次檢測(cè)到來(lái)自發(fā)送單元的光時(shí)，都會(huì)向控制器發(fā)送電信號(hào)。根據(jù)應(yīng)用的不同，有不同的光碟或光軌配置用于阻擋和接收光線。這些包括絕對(duì)定位器和增量編碼器。


3、絕對(duì)編碼器和增量編碼器：有什么區(qū)別？

絕對(duì)編碼器使用多個(gè)光學(xué)傳感器將二進(jìn)制代碼發(fā)送到控制器。它們具有與光發(fā)射機(jī)/接收機(jī)對(duì)相對(duì)應(yīng)的不同插槽。對(duì)于單圈絕對(duì)編碼器，這些插槽生成一個(gè)二進(jìn)制代碼，指示電機(jī)在一圈內(nèi)的角度位置。

對(duì)于需要更高精度和更大范圍的應(yīng)用，多圈編碼器使用一個(gè)減速齒輪和兩個(gè)編碼器盤(pán)來(lái)實(shí)現(xiàn)更大范圍的已知位置。絕對(duì)編碼器最適用于斷電后需要位置數(shù)據(jù)的情況，通常用于安全電路。增量編碼器具有均勻間隔的插槽，用于向控制器發(fā)送脈沖。由于這些編碼器依賴(lài)于零位置的脈沖計(jì)數(shù)，因此在系統(tǒng)因任何原因斷電的情況下，有一個(gè)已知的位置來(lái)繼續(xù)計(jì)數(shù)是很重要的。

如果您只需要電機(jī)轉(zhuǎn)速，請(qǐng)向控制器發(fā)送模擬信號(hào)，以便有用的應(yīng)用程序可以處理這些數(shù)據(jù)。如果過(guò)程需要位置數(shù)據(jù)，編碼器可以向控制器發(fā)送電脈沖，以解密極限范圍內(nèi)電機(jī)的位置。

4、線性編碼器在哪里使用？

線性編碼器使用傳感器或刻度部分向控制器發(fā)送電脈沖信號(hào)。這些脈沖信號(hào)由PLC解碼并轉(zhuǎn)換為設(shè)備應(yīng)遵循的指令。

線性編碼器適用于使用滑動(dòng)定位器的應(yīng)用，如3D打印機(jī)和CNC機(jī)器。對(duì)于需要向控制器精確高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^(guò)程，這些都是理想的選擇。某些線性編碼器（如果不是絕對(duì)編碼器）需要一個(gè)參考位置，以便在PLC/控制器斷電或重啟后返回原點(diǎn)。

絕對(duì)編碼器使用二進(jìn)制文件表示其位置，增量編碼器只能在啟動(dòng)后發(fā)送控制器計(jì)數(shù)的脈沖。當(dāng)需要重新啟動(dòng)位置數(shù)據(jù)時(shí)，可以使用限位開(kāi)關(guān)或傳感器提供參考點(diǎn)。

基于絕對(duì)碼的線性編碼器可以在不移動(dòng)或不使用參考點(diǎn)的情況下找到位置。他們使用來(lái)自多個(gè)尺度的二進(jìn)制代碼來(lái)確定位置。這為您的應(yīng)用程序流程提供了更大的靈活性，并在重啟后在安全相關(guān)領(lǐng)域開(kāi)辟了更多機(jī)會(huì)。


5、旋轉(zhuǎn)編碼器的使用

旋轉(zhuǎn)編碼器由連接在電機(jī)軸上的圓形刻度組成。當(dāng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，讀取刻度圖案的光學(xué)傳感器向PLC發(fā)送脈沖計(jì)數(shù)或二進(jìn)制代碼。旋轉(zhuǎn)編碼器在需要電機(jī)速度的應(yīng)用中或在難以通過(guò)電機(jī)旋轉(zhuǎn)以外的方式測(cè)量距離的應(yīng)用中非常有用，例如機(jī)械臂伺服電機(jī)。需要電機(jī)速度控制的應(yīng)用程序使用增量編碼器，產(chǎn)生脈沖計(jì)數(shù)來(lái)測(cè)量電機(jī)速度。

編碼器刻度有固定數(shù)量的插槽，PLC在電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)計(jì)算插槽數(shù)量。然后可以將其轉(zhuǎn)換為RPM。輸送機(jī)電機(jī)就是一個(gè)有用的例子。某些參數(shù)可能需要不同的皮帶速度，PLC可以根據(jù)電機(jī)速度進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。它還可以生成比絕對(duì)編碼器更精確的數(shù)據(jù)，這在精度關(guān)鍵的應(yīng)用中非常有用。它更精確，但如果不移動(dòng)它就無(wú)法讀取位置，并且在與PLC失去通信后可能需要一個(gè)參考位置。

絕對(duì)編碼器也可以與旋轉(zhuǎn)電機(jī)編碼器一起使用。當(dāng)需要角度數(shù)據(jù)時(shí)，這些更合適。與需要移動(dòng)才能傳輸數(shù)據(jù)的增量旋轉(zhuǎn)旋鈕不同，您可以在編碼器和控制器之間發(fā)生通信或電源故障后檢索位置。

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