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Technical articles德國(guó)Hengstler亨士樂(lè)編碼器工作原理
先進(jìn)的技術(shù)和靈活性是Hengstler增量型和值型旋轉(zhuǎn)編碼器zui關(guān)鍵的優(yōu)勢(shì)。因?yàn)榫幋a器采用光學(xué)ASICS技術(shù),所以產(chǎn)品內(nèi)部減少了將近200種貼片元件,大大提高了產(chǎn)品的可靠性。產(chǎn)品采用的模塊化結(jié)構(gòu),使得客戶(hù)可以從上百萬(wàn)種可選項(xiàng)中隨意選擇符合自己應(yīng)用的產(chǎn)品。先進(jìn)的技術(shù)和靈活性是Hengstler增量型和值型旋轉(zhuǎn)編碼器zui關(guān)鍵的優(yōu)勢(shì)。因?yàn)榫幋a器采用光學(xué)ASICS技術(shù),所以產(chǎn)品內(nèi)部減少了將近200種貼片元件,大大提高了產(chǎn)品的可靠性。產(chǎn)品采用的模塊化結(jié)構(gòu),使得客戶(hù)可以從上百萬(wàn)種可選項(xiàng)中隨意選擇符合自己應(yīng)用的產(chǎn)品。
磁性編碼器主要部分由磁阻傳感器、磁鼓、信號(hào)處理電路組成。將磁鼓刻錄成等間距的小磁極,磁極被磁化后,旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生周期分布的空間漏磁場(chǎng)。磁傳感器探頭通過(guò)磁電阻效應(yīng)將變化著的磁場(chǎng)信號(hào)轉(zhuǎn)化為電阻阻值的變化,在外加電勢(shì)的作用下,變化的電阻值轉(zhuǎn)化成電壓的變化,經(jīng)過(guò)后續(xù)信號(hào)處理電路的處理,模擬的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化成計(jì)算機(jī)可以識(shí)別的數(shù)字信號(hào),實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)編碼器的編碼功能。磁鼓充磁的目的是使磁鼓上的一個(gè)個(gè)小磁極被磁化,這樣在磁鼓隨著電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí),磁鼓能產(chǎn)生周期變化的空間漏磁,作用于磁電阻之上,實(shí)現(xiàn)編碼功能。磁鼓磁極的個(gè)數(shù)決定著編碼器的分辨率,磁鼓磁極的均勻性和剩磁強(qiáng)弱是決定編碼器結(jié)構(gòu)和輸出信號(hào)質(zhì)量的重要參數(shù)。
德國(guó)Hengstler亨士樂(lè)編碼器工作原理
磁性編碼器是近年發(fā)展起來(lái)的一種新型電磁敏感元件,它是隨著光學(xué)編碼器的發(fā)展而發(fā)展起來(lái)的。光學(xué)編碼器的主要優(yōu)點(diǎn)是對(duì)潮濕氣體和污染敏感,但可靠性差,而磁性編碼器不易受塵埃和結(jié)露影響,同時(shí)其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊,可高速運(yùn)轉(zhuǎn),響應(yīng)速度快(達(dá)500~700kHz),體積比光學(xué)式編碼器小,而成本更低,且易將多個(gè)元件地排列組合,比用光學(xué)元件和半導(dǎo)體磁敏元件更容易構(gòu)成新功能器件和多功能器件。在高速度、高精度、小型化、長(zhǎng)壽命的要求下,在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中,磁性編碼器以其突出特點(diǎn)而*優(yōu)勢(shì),成為發(fā)展高技術(shù)產(chǎn)品的關(guān)鍵之一。磁性編碼器原理是通過(guò)磁力形成脈沖列,產(chǎn)生信號(hào),其特征為將未硫化的橡膠中混合稀土類(lèi)磁性粉末形成磁性橡膠坯子,硫化粘附在加強(qiáng)環(huán)上,形成磁性橡膠環(huán),在該磁性橡膠環(huán)上以圓周狀交替著磁,產(chǎn)生S極和N極。同時(shí)采用新型的SMR(磁敏電阻)或霍爾效應(yīng)傳感器作為敏感元件,信號(hào)穩(wěn)定、可靠。此外,采用雙層布線工藝,還能使磁性編碼器不僅具有一般編碼器僅有的增量信號(hào)及增量信號(hào)和指數(shù)信號(hào)輸出,還具有信號(hào)輸出功能。所以,盡管目前約占90%的編碼器均為光學(xué)編碼器,但毫無(wú)疑問(wèn),在未來(lái)的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中,磁性編碼器的用量將逐漸增多。
增量編碼器碼盤(pán)是由很多光柵刻線組成的,有兩個(gè)(或4個(gè),以后討論4個(gè)光眼的)光眼讀取A,B信號(hào)的,刻線的密度決定了這個(gè)增量型編碼器的分辨率,也就是可以分辨讀取的zui小變化角度值。代表增量編碼器的分辨率的參數(shù)是PPR,也就是每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)。增量編碼器的A/B輸出的波形一般有兩種,一種是有陡直上升沿和陡直下降沿的方波信號(hào),一種是緩慢上升與下降,波形類(lèi)似正弦曲線的Sin/Cos曲線波形信號(hào)輸出,A與B相差1/4T周期90度相位,如果A是類(lèi)正弦Sin曲線,那B就是類(lèi)余弦Cos曲線。對(duì)于方波信號(hào),A,B兩相相差90度相(1/4T),這樣,在0度相位角,90度,180度,270度相位角,這四個(gè)位置有上升沿和下降沿,這樣,實(shí)際上在1/4T方波周期就可以有角度變化的判斷,這樣1/4的T周期就是zui小測(cè)量步距,通過(guò)電路對(duì)于這些上升沿與下降沿的判斷,可以4倍于PPR讀取角度的變化,這就是方波的四倍頻。這種判斷,也可以用邏輯來(lái)做,0代表低,1代表高,A/B兩相在一個(gè)周期內(nèi)變化是這種判斷不僅可以4倍頻,還可以判斷旋轉(zhuǎn)方向。
增量型編碼器的特點(diǎn)是:非接觸式的,無(wú)摩擦和磨損,體積小,重量輕,機(jī)構(gòu)緊湊,安裝方便,維護(hù)簡(jiǎn)單,驅(qū)動(dòng)力矩小,其具有高精度,大量程測(cè)量,反應(yīng)快,數(shù)字化輸出特點(diǎn);增量式編碼器非常適合測(cè)速度,可無(wú)限累加測(cè)量。但是存在零點(diǎn)累計(jì)誤差,抗干擾較差,接收設(shè)備的停機(jī)需斷電記憶,開(kāi)機(jī)應(yīng)找零或參考位等問(wèn)題,這些問(wèn)題如選用型編碼器可以解決。分頻的倍數(shù)實(shí)際是有限制的,首先,模數(shù)轉(zhuǎn)換有時(shí)間響應(yīng)問(wèn)題,模數(shù)轉(zhuǎn)換的速度與分辨的度是一對(duì)矛盾,不可能無(wú)限細(xì)分,分的過(guò)細(xì),響應(yīng)與度就有問(wèn)題;其次,原編碼器的刻線精度,輸出的類(lèi)正余弦信號(hào)本身一致性、波形度是有限的,分的過(guò)細(xì),只會(huì)把原來(lái)碼盤(pán)的誤差暴露得更明顯,而帶來(lái)誤差。細(xì)分做起來(lái)容易,但要做好卻很難,其一方面取決于原始碼盤(pán)的刻線精度與輸出波形度,另一方面取決于細(xì)分電路的響應(yīng)速度與分辨度。例如,德國(guó)的工業(yè)編碼器,推薦的*細(xì)分是20倍,更高的細(xì)分是其推薦的精度更高的角度編碼器,但旋轉(zhuǎn)的速度是很低的。
德國(guó)Hengstler亨士樂(lè)編碼器工作原理
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