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编码器的优缺点分析选择需要注意哪些地方?

作者:小时 浏览: 发表时间:2021-01-29 10:27:06 来源:互联网

编码器的优缺点分析选择需要注意哪些地方?

光学式编码器、磁性编码器、电容式编码器是工程师常用使用的三种主要编码器技术。为了判断哪个技术适合终应用,需要考虑几个因素。为协助工程师的选择,概述光学式、磁性、静电电容式3种编码器技术,并概述各技术的利弊权衡。

第一;光学编码器

多年来,光学编码器一直是运动控制应用市场中的流行选择。它由位于编码器代码两侧的LED光源(通常是红外光源)和光电探测器组成。编码盘由塑料和玻璃制成,上面装有透光线和插槽。当码盘旋转时,LED的光路被码盘上间隔排列的线或槽所阻挡,从而生成两个典型的方波正交正交脉冲a和b,可用于确定轴的旋转和速度。

包含索引脉冲的光学编码器的a和b的典型正交脉冲

光学编码器已被广泛使用,但存在一些缺点。在多尘和肮脏的环境(例如工业应用)中,污染物将积聚在代码盘上,并阻止LED光穿过光学传感器。由于污染的编码器盘可能导致方波不连续或完全丢失,因此会严重影响光学编码器的可靠性和准确性。 LED的使用寿命有限,并最终会烧坏,从而导致编码器发生故障。另外,玻璃和塑料代码盘在振动和极端温度下容易损坏,因此光学编码器在恶劣环境中的应用范围受到限制。将其组装到电机上不仅花费时间,而且污染的风险也很大。如果光学编码器的分辨率很高,它将消耗超过100mA的电流,这将进一步影响其在移动设备和电池供电设备中的应用。

第二;磁性编码器

磁性编码器的结构类似于光学编码器的结构,但是它使用磁场而不是光束。磁性编码器使用磁性编码盘代替开槽的光电编码盘。它具有间隔排列在磁代码盘上的磁极,并在一行霍尔效应传感器或磁阻传感器上旋转。拨码盘的任何旋转都会响应这些传感器,并且所生成的信号将被发送到信号调整前端电路,以确定轴的位置。磁性编码器的耐用性,抗振性和抗冲击性优于光学编码器。此外,当遇到灰尘,污垢,油污和其他污染物时,光学编码器的性能将大大降低,但磁性编码器不会受到影响,因此最适合在恶劣的环境中使用。但是,电机(特别是步进电机)产生的电磁噪声会对磁编码器产生很大影响,并且温度变化会引起位置漂移。另外,磁性编码器的分辨率和精度相对较低,远不及光学和静电电容编码器。

第三;电容编码器

电容编码器由转子,固定发射器和固定接收器组成。构成。电容感应使用条纹或线性条纹。一个极位于固定元件上,另一个极位于移动元件上以形成可变电容器,该可变电容器被配置为一对接收器/发射器。转子上刻有正弦波条纹,当电动机轴旋转时,它将产生特殊且可预测的信号。然后,信号由编码器的板载ASIC转换,以计算光轴的位置和旋转方向。

各类编码器编码代码的比较分辨

电容式编码器的优点电容式编码器的工作原理与数字游标卡尺的工作原理相同,因此它可提供解决方案,以克服光学编码器和磁性编码器的许多缺点。此外,与光学编码器中使用的玻璃编码器盘相比,它更不易受到振动和温度的极高/极低影响。如上所述,电容式编码器的使用寿命通常比光学编码器的使用寿命长,因为LED不会烧坏。因此,减小了电容式编码器的封装尺寸,并将整个分辨率范围的电流消耗减小至18mA,这适用于电池驱动的应用。电容技术比磁性编码器具有更高的鲁棒性,准确性和分辨率,因此后者受电磁干扰和电噪声的影响较小。此外,电容编码器的数字特性在灵活性和可编程性方面也具有重要优势。由于光学或磁性编码器的分辨率由编码器代码确定,因此每次需要其他分辨率时都使用新的编码器,从而增加了设计和制造过程的时间和成本。但是,由于电容式编码器具有一系列可编程的分辨率,因此设计人员可以节省每次需要新分辨率时更换编码器的麻烦。不仅减少了库存,而且PID控制电路的微调和系统的优化也发生了变化。它必须很简单。电容式编码器与BLDC电机的换向相关,并且可以设置数字对齐和索引脉冲。对于光学编码器,此任务可能是重复的并且需要时间。内置的诊断功能使设计人员可以进一步访问系统数据,以优化系统或在现场执行故障诊断。

光学电容磁性编码器技术关键性能指标的比较

在许多运动控制应用中,温度,振动和环境污染物是编码器必须处理的重要问题。实践证明,电容编码器可以克服这些问题。与光学或磁性技术相比,它为设计人员提供了可靠,准确和灵活的解决方案。此外,电容式编码器还具有现代物联(IoT)和工业物联网(IIoT)应用程序的可编程性和诊断功能。

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