Hengstler告訴您哪種編碼器功能更加穩(wěn)定可靠？

從戰(zhàn)斗用機(jī)器人到火星探測(cè)器、大型工程車(chē)輛、半導(dǎo)體制造裝置、無(wú)數(shù)醫(yī)療及軍事用途，Hengstler編碼器隨處可見(jiàn)。

總之，有機(jī)器運(yùn)行的地方必須有編碼器。這些設(shè)備可能不像使用它們的某些產(chǎn)品那么吸引人，但它們對(duì)于當(dāng)今復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是必不可少的。

旋轉(zhuǎn)編碼器是運(yùn)動(dòng)控制反饋回路在工業(yè)、機(jī)器人工程、航空航天、能源和自動(dòng)化應(yīng)用中的主要組成部分。這些設(shè)備必須在苛刻的條件下工作，暴露在灰塵、污垢、潤(rùn)滑脂、溫度變化和高振動(dòng)環(huán)境中。

此外，由于無(wú)刷直流（BLDC）電機(jī)的使用不斷增加，旋轉(zhuǎn)編碼器的需求也不斷增加，從而提高了控制、精度和效率。Hengstler編碼器任務(wù)簡(jiǎn)單，將電機(jī)軸位置報(bào)告給系統(tǒng)控制器。使用此數(shù)據(jù)，控制器可精確整流電機(jī)繞組，確定運(yùn)動(dòng)控制環(huán)路用于保持目標(biāo)電機(jī)性能的速度、方向、加速度等參數(shù)。旋轉(zhuǎn)編碼器應(yīng)用程序需要長(zhǎng)期的可靠性、耐久性和優(yōu)化性能。換句話說(shuō)，在大多數(shù)需要精確運(yùn)動(dòng)控制的應(yīng)用程序中，智能旋轉(zhuǎn)編碼器變得越來(lái)越重要。

有一種使用智能功能的新方法，帶來(lái)新的功能和機(jī)會(huì)，改變低調(diào)的編碼器技術(shù)。

雖然是必需的，但旋轉(zhuǎn)編碼器通常被視為水庫(kù)設(shè)備，僅用于向更高級(jí)別的控制器提供脈沖信號(hào)。過(guò)去，編碼器用戶(hù)對(duì)接受變化比較消極，但今天，他們對(duì)原理經(jīng)過(guò)充分測(cè)試的電容式編碼器等技術(shù)充滿信心，并對(duì)該領(lǐng)域多年來(lái)卓有成效的編碼器的成功充滿信心。

通過(guò)在設(shè)計(jì)中添加微控制器和自定義ASIC，可大大提高通用性，可快速配置編碼器的分辨率、零位置和極數(shù)。這種數(shù)字運(yùn)動(dòng)檢測(cè)方法提供了許多優(yōu)點(diǎn)，并為使用旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)編碼器的設(shè)計(jì)人員提供了全新的智能級(jí)別。

Hengstler編碼器技術(shù)：三種類(lèi)型及其優(yōu)缺點(diǎn)

最常見(jiàn)的三種編碼方法分別使用光學(xué)、磁性和電容技術(shù)。

在光學(xué)配置中，使用單面有LED，另一面有光電晶體管的帶槽光盤(pán)。由于磁盤(pán)旋轉(zhuǎn)以阻擋光路，結(jié)果脈沖顯示軸的方向和旋轉(zhuǎn)（圖1）。盡管成本低，但光學(xué)編碼器由于污染、灰塵、油等污染而降低了可靠性，LED壽命有限。

CUI以往型光編碼器結(jié)構(gòu)圖

圖1：這是傳統(tǒng)光學(xué)編碼器的設(shè)置

磁性編碼器與光學(xué)編碼器的結(jié)構(gòu)非常相似，但它使用磁場(chǎng)代替光束。這將使用一系列磁阻傳感器上旋轉(zhuǎn)的磁盤(pán)替換帶槽的光輪。磁輪的旋轉(zhuǎn)將在這些傳感器上生成響應(yīng)，并將其發(fā)送到前端的信號(hào)調(diào)節(jié)電路，以確定軸的位置。磁性編碼器非常耐用，但它并不那么精確，更容易受到來(lái)自電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器的電磁干擾的影響。

電容編碼器結(jié)合了光學(xué)和磁性編碼器設(shè)計(jì)的所有優(yōu)點(diǎn)，而不是弱點(diǎn)。這個(gè)編碼器更加堅(jiān)固，不易受到周?chē)Ｗ雍碗姶鸥蓴_的影響。電容式編碼器有兩種線性形式：固定元件和可動(dòng)元件。它們一起形成一對(duì)收發(fā)器組成的可變電容器（圖2）。旋轉(zhuǎn)編碼器將觸發(fā)內(nèi)置的ASIC。此ASIC對(duì)行更改進(jìn)行計(jì)數(shù)，并使用插值跟蹤行。

在提供標(biāo)準(zhǔn)的正交輸出的同時(shí)控制軸方向，切換來(lái)自其他編碼器的輸出，控制BLDC電機(jī)。

具有正交條和輸出波形靜電電容傳感電路圖

圖2：這是具有正交條的行和輸出波形的靜電電容式傳感

編碼器反饋的數(shù)字增強(qiáng)

電容式編碼器提供了強(qiáng)大的性能。并且，與光學(xué)式編碼器和磁式編碼器不同，靜電電容式編碼器的數(shù)字輸出帶來(lái)設(shè)計(jì)21世紀(jì)，簡(jiǎn)化產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)、安裝，甚至維護(hù)。

優(yōu)點(diǎn)之一是Hengstler編碼器可以調(diào)整分辨率（每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)），而無(wú)需切換到高分辨率或低分辨率的編碼器磁盤(pán)。這大大提高了優(yōu)化控制循環(huán)時(shí)開(kāi)發(fā)過(guò)程的靈活性。

數(shù)字技術(shù)還支持簡(jiǎn)單的“一鍵”調(diào)零，可快速、簡(jiǎn)單地對(duì)開(kāi)關(guān)信號(hào)和BLDC電機(jī)繞組進(jìn)行設(shè)置和校準(zhǔn)。在此，用戶(hù)通過(guò)在適當(dāng)?shù)鸟R達(dá)階段通電，將軸鎖定在目標(biāo)位置，并命令編碼器在該位置變?yōu)榱?。不需要特殊工具，?zhí)行此功能的總時(shí)間僅為幾分鐘。相反，使用光學(xué)或磁性編碼器將整流信號(hào)和電機(jī)繞組機(jī)械校準(zhǔn)為零。這是一個(gè)復(fù)雜而令人煩躁的過(guò)程，最多需要20分鐘。

此外，編碼器系列包含智能，并附帶AMT Viewpoint GUI，因此可以使用內(nèi)置的診斷功能加快現(xiàn)場(chǎng)故障分析并執(zhí)行操作。預(yù)防措施（如編碼器健康測(cè)試序列）可縮短市場(chǎng)投入時(shí)間。

此診斷數(shù)據(jù)可幫助開(kāi)發(fā)人員在調(diào)試期間從可疑列表中排除編碼器。

此外，診斷可以在故障發(fā)生之前為最終用戶(hù)提供編碼器正常性的洞察，從而在現(xiàn)場(chǎng)提供幫助，并有助于將編碼器的行為從出于維護(hù)目的的發(fā)動(dòng)機(jī)行為分析中分離出來(lái)。可跟蹤誤對(duì)準(zhǔn)和軸承磨損等問(wèn)題。在關(guān)鍵的運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用程序中，內(nèi)置的診斷功能允許系統(tǒng)在啟動(dòng)馬達(dá)之前驗(yàn)證編碼器的行為，以防止損壞的可能性。

支持所有類(lèi)型編碼器的智能功能和物聯(lián)網(wǎng)連接

Hengstler基于電容技術(shù)的AMT編碼器系列的優(yōu)點(diǎn)不僅僅是性能和可靠性的提高。提供智能功能和多種可編程設(shè)置和安裝功能。數(shù)字技術(shù)是利用智能接口的力量實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)編碼器技術(shù)無(wú)法提供的好處的下一步。

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