绝对编码器——事实与误解

文章出处：新闻动态责任编辑：百世精工科技发表时间：2024-11-02 10:37:38

运动控制系统有两个部分经常被忽视或误解：用于电机旋转或执行器实际位置的编码器，以及用于机械防护和位置定向的限位和起始传感器。编码器在工业应用的几乎所有运动中无处不在。主页和限位传感器也用于几乎所有应用。然而，为了限制成本或感知的复杂性，机器制造商可能确定不需要使用家用传感器，并且在某些情况下不需要使用限制传感器。他们要么错误地仅依赖编码器，要么不理解他们正在使用的编码器。

考虑用于自动化机器的线性执行器，该机器由运动控制器或 PLC 控制，沿其行程移动到可编程位置。

运动控制应用通常采用两种基本类型的编码器。第一种也是最近最常见的类型是增量编码器。另一种是绝对编码器。两者的相似之处在于它们基本上都是通过计数脉冲来跟踪电机旋转位置。

这些脉冲被反馈到运动控制器以确认执行器的位置。这些脉冲可以在运动控制器中缩放为工程单位，以便可以以易于理解的单位显示和输入位置。

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为应用确定最佳机械解决方案的尺寸和选择，尤其是在需要多轴的情况下（例如龙门系统），

涉及许多设计细节和组件，包括编码器和传感器。

对于大多数应用来说，通常在执行器上至少三个不同的位置安装传感器；一个位于已知机械位置，用于对齐电机编码器和运动控制器位置，一个位于执行器行程限制的每一端。这些通常被称为“原点”或“原点”传感器和“极限”传感器（正极限和负极限）。

绝对编码器与增量编码器

了解绝对值编码器和增量式编码器之间的差异也很重要。两种类型都以类似的方式将它们的位置报告给运动控制器。从技术上讲，它是由不同类型的信号完成的，但运动控制器中的最终结果是相同的。重要的区别在于如何以及何时建立“家乡”或“起源”位置。对于增量编码器，机械起始位置是在电源循环后建立的，通常是通过移动到起始传感器来建立的。在原点搜索过程中，致动器缓慢移动，直到原点传感器检测到它。然后，运动控制器将其位置计数器设置为已知值，通常为零。从此时起，当执行器移动时，将使用编码器接收的数据来跟踪位置。电源循环或崩溃将需要再次执行原点搜索过程。

对于绝对编码器，找到机械原点的方式与增量编码器相同。不同之处在于，使用多种方法之一来备份编码器，以便电源循环或崩溃不会强制再次执行原点搜索过程。因此，该程序通常仅在机器调试时执行一次。使用绝对编码器还是增量编码器与从运动控制器进行绝对和增量运动无关，也不能本质上提供更好的精度。

在继续了解限位传感器和原点传感器如何与编码器配合使用之前，请务必注意有关绝对编码器的一些事项；他们的优势以及他们的价值观得到支持的方式。绝对编码器可以为具有长执行器（例如 1 m 或更长）的机器节省大量时间，因为原点搜索程序通常很慢，执行器在尝试找到原点传感器时每秒移动不到 100 mm。使用绝对编码器，可以跳过原点搜索过程，并且机器操作可以在电源循环后更快地启动，因为重要的位置信息在电源循环期间得到备份。

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725 型 2.5 英寸。 Encoder Products 的 Accu-Coder 是一款光轴编码器，

专为应对工业环境的挑战而设计，每转分辨率高达 30,000 个周期。

725 型提供法兰和伺服安装选项，并有两种外壳样式。

用于备份绝对编码器的方法传统上是通过电池完成的。连接到放大器或与连接到电机的编码器电缆串联的电池用于为编码器保持足够的电力，以便编码器能够在电源周期期间保存位置信息。通常在调试机器时执行一次回家搜索例程，然后不再需要。也就是说，直到电池耗尽并且编码器信息丢失之前才需要它。这是绝对编码器的缺点。

近年来，制造商通过寻找不使用电池来存储位置数据的方法来解决电池问题。有几种方法可以实现这一点，但无论如何消除电池，编码器的操作和来自编码器的信息都是相同的。现在，机器制造商可以利用绝对编码器的优势，而不必担心电池耗尽。此外，带绝对式编码器的电机的价格已稳步下降至带增量式编码器的电机的价格点。事实上，许多供应商现在仅提供配备无电池绝对编码器的电机或执行器。

使用不带电池的绝对编码器还有另一个好处。机器制造商通常面临着在紧迫的时间内制造定制机器的压力。通常，当使用绝对编码器时，他们不会抽出时间来创建一个简单的“重新归位”程序，以在电池耗尽后初始化绝对编码器。很多时候，客户发现他们的机器不再知道它在哪里，因为电池没电了，并且没有将程序编程到 HMI 和控制器中来帮助轻松更换电池和重新归位，从而导致生产力损失他们想通了。

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对于需要绝对定位输出的工业应用，编码器产品 925 型单圈绝对编码器提供全数字输出和 Opto-ASIC 技术。

它提供圆形伺服或方形法兰安装，以及各种连接器和布线选项，可轻松设计以满足各种应用要求。

工业级重型轴承和可选的 IP67 密封件支持多种轴尺寸选择，使其适用于恶劣的环境。

限位开关限位

开关通常位于执行器行程极限末端附近，以防出现问题，并且运动控制器没有准确的位置数据。如果机器具有增量编码器并且可以在原点搜索之前点动，则可能会发生这种情况。限位开关与电机放大器或运动控制器一起工作，如果限位开关信号激活（通常是关闭），则使电机沿行进方向停止。这个简单的功能可以消除因高速撞击执行器末端的硬停止而造成的机器损坏。

不鼓励的做法之一是，当设计人员想要节省一点钱或复杂性时，只需在执行器上安装一个传感器，因为他们使用的是绝对编码器。我们的想法是，在第一次使用绝对编码器初始化期间，该传感器将用作起始传感器。之后，他们认为不需要限位开关，因为机器知道它在哪里，并且可以设置“软限制”以确保操作员或操作不会超出这些限制。然而，经验表明，使用绝对编码器节省的时间足以抵消起始传感器和限位传感器的成本。如果机器的每个电源周期都节省时间，那么这些开关的价格可以忽略不计。此外，它们还为可能出现的意外情况提供冗余，并且可能会发生一些情况，使任何编码器无法将正确位置报告回运动控制器。例如，电机轴和执行器轴之间的连接松动可能会导致执行器不在运动控制器认为的位置，因为在这种情况下电机将与执行器不同步。

如果您正在设计新的运动控制应用程序并正在考虑该控制的基本元素（编码器和传感器），请不要偷工减料。绝对编码器的成本和复杂性以及使用它们的好处使得它们应被视为位置反馈的标准。同时，为家庭和极限位置添加简单、低成本的传感器只会给应用程序增加很少的成本，并带来收回成本的好处，因此每次都应该包含它们。