增量、絕對值編碼器?編碼器自動化與數(shù)字化不可或缺的核心傳感器

時間:2024-06-18

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導語:工業(yè)編碼器是一類傳感器,是在工業(yè)自動化閉環(huán)控制和數(shù)字化轉型物理感知重要的傳感器。

工業(yè)編碼器是一類傳感器,是在工業(yè)自動化閉環(huán)控制和數(shù)字化轉型物理感知重要的傳感器。關于傳感器的宣傳已很多,但是對于編碼器這么重要的傳感器,大家的認識還是模糊的。大家都知道后面有“傳感器”名字一類的傳感器,如壓力傳感器,溫度傳感器、稱重傳感器等,和一些簡單的開關類別傳感器,如接近開關、光電開關、超聲波開關。那么編碼器呢?這么重要的廣泛被應用的傳感器,往往就被忽略跳過了。

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在自動化控制應用中,編碼器作為傳感器大量廣泛被應用。比如天天坐的電梯,電梯上下位移自動控制都有編碼器,電梯運行的高度、速度、轎廂門開度的傳感器都是編碼器。

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大量的重點工程建設都有編碼器作為關鍵傳感器

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大量的工廠自動化生產線上都有編碼器作為關鍵傳感器

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編碼器可以是角度位置傳感器、機械位移傳感器,可以是速度傳感器、加速度傳感器,也可以是安全冗余的傳感器,也可以是操作手柄指令發(fā)送器傳感器。


編碼器實際上是一個機械傳動+內部傳感原理能量轉換器+數(shù)字編碼的三位一體化的現(xiàn)代工業(yè)化的傳感器。它的感知輸出是經過數(shù)字化編碼的,有可多達幾十位的數(shù)字信息,遠遠要比接近開關、光電開關的傳感信息容量更大——它是最早進入數(shù)字化的傳感器。

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編碼器可以直接在電機上感知速度與位置

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在機器人大量應用的伺服電機上的伺服編碼器

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機械手臂的轉角位置傳感器,可以防機械碰撞,屬于安全保護類傳感器

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編碼器可以有各種傳感器功能,這個還需要把增量編碼器和絕對值編碼器分開介紹。它們內部的原理與輸出不同,作為傳感器功能也就不同了。

首先,編碼器是通過機械傳動實現(xiàn)感知測量的傳感器,它是機械運動傳動的傳感器。

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旋轉型編碼器有一個旋轉軸與被測量的旋轉機械軸聯(lián)接,直線型編碼器與被測量的直線運動機械滑動桿聯(lián)接。所以,編碼器是直接與機械傳動聯(lián)接共同運動,位置、速度變化的傳感器。

其次要說明,絕對值編碼器主要是用于位置位移傳感器反饋,而增量編碼器主要是用于速度、加速度傳感器反饋。

絕對值編碼器是編碼器內部預先已有每一個位置唯一性的編碼,輸出信號是對于位置原點絕對值的,編碼器無需運動就可以有位置值讀取感知。

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絕對值編碼器不需要動,直接讀取位置感知。所以絕對值編碼器主要就是位置與位移傳感器。

增量型編碼器內部是有限的AB兩相信號,編碼器軸不運動時AB相只有高低電平信號,只有編碼器軸在動時,輸出時域性的脈沖信號。

如果增量型編碼器的轉軸沒有在旋轉,就沒有脈沖信號輸出。

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因為增量編碼器不動時,輸出的數(shù)據(jù)是不完整的,AB相分別只有一個高低電平,只有動起來了,才會有完整的傳感器功能,所以,增量編碼器主要是用于速度傳感器、加速度傳感器。

提高分辨率的增量編碼器主要是為了計算加速度感知。

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簡單說絕對值編碼器適用于位置環(huán)閉環(huán),與時間無關,是絕對位移傳感器;

增量編碼器適用于速度環(huán)閉環(huán)、加速度閉環(huán),增量這兩個字就表明與時間有關,是速度傳感器。(滾動條:速度的物理量綱是(增量單位長度)/單位時間。)

如果用增量編碼器用計數(shù)器積分器后作為測量位置,那就是要利用到控制器計數(shù)器算法了,包括記憶體,增加了出錯后果。這與是否有電池無關。只要有計數(shù)器的存在,那就是增量的概念。

然后,在一些大型設備的位移測量,因為有安全風險規(guī)避要求,會提出安全冗余要求,也就是要求除了在電機上已有的一個編碼器以外,在機械末端還要有第二個冗余編碼器,以獲得更高安全性。冗余就是要多一個備份更加安全的意思。

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所以,第二編碼器又還是可以作為安全冗余傳感器。

這幾年芯片與傳感器的宣傳很熱,但是對編碼器作為傳感器的重要性重視得不夠。工廠裝備自動化與數(shù)字化都離不開編碼器。尤其是較大型設備自動化的安全性都離不開編碼器。

在我國的大型裝備或生產線上的關鍵部位上,大部分都還是在用德國與日本品牌的編碼器。主要是用戶對于編碼器可靠性一致性的品質要求高,對于國產化編碼器的進入還比較謹慎。

數(shù)字化、智能化工廠要發(fā)展推廣,國產化供應鏈安全性要保證,就需要很好地重視起國產化編碼器。同時也需要編碼器企業(yè)的共同努力做好編碼器可靠性一致性。

為解除用戶對于國產化編碼器的擔憂,高質量發(fā)展就需要誠信為先,質量為本,杜絕虛假水分宣傳,老老實實做好國產編碼器的品質可靠性一致性,做好企業(yè)的品質質量管理體系,實現(xiàn)供應鏈安全性的國產化替代。


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