详细说明工业自动化中使用的不同类型电机编码器的工作原理

详细说明工业自动化中使用的不同类型电机编码器的工作原理


1、什么是电机编码器？

电机编码器是记录任何机器位置数据的设备，包括需要位置数据的自动控制系统或电机。从机器人手臂到3D打印机，它无处不在。编码器对于自动机器正常工作起着重要作用。这些允许您精确测量系统中的运动部件。

电机编码器在几个方面具有优势。例如，线性编码器广泛应用于web应用程序，可以使用CNC机器和3D打印机精确生产零件，而旋转编码器可以在制造过程中使用机器人手臂。它们发送的信号用于在正确的时间激活控制器或PLC的不同输出。

2、电机编码器如何工作？

编码器根据上述两种不同系统之一（旋转或线性）向ECU提供电气信息。编码器中还有几种将物理变化转换为电气数据的机制。电阻、机械、磁性和光学编码器是制造业中最常见的。光学编码器包含至少一个光学发射器和一个光学接收器，用于将物理运动转换为电信号以供控制器处理。无论转换方法如何，编码器始终是线性或旋转编码器。

旋转和线性光学编码器都使用从实体表面切割的“窗口”，只允许增量光进入接收单元。线性编码器使用传感器沿路径长度检测条带中的不同图案，而旋转编码器由带有插槽的圆盘组成，这些插槽将信号发送回控制系统。

在光学系统中，发射单元发射恒定光束，随着系统的移动，光束逐渐中断。接收单元每次检测到来自发送单元的光时，都会向控制器发送电信号。根据应用的不同，有不同的光碟或光轨配置用于阻挡和接收光线。这些包括绝对定位器和增量编码器。


3、绝对编码器和增量编码器：有什么区别？

绝对编码器使用多个光学传感器将二进制代码发送到控制器。它们具有与光发射机/接收机对相对应的不同插槽。对于单圈绝对编码器，这些插槽生成一个二进制代码，指示电机在一圈内的角度位置。

对于需要更高精度和更大范围的应用，多圈编码器使用一个减速齿轮和两个编码器盘来实现更大范围的已知位置。绝对编码器最适用于断电后需要位置数据的情况，通常用于安全电路。增量编码器具有均匀间隔的插槽，用于向控制器发送脉冲。由于这些编码器依赖于零位置的脉冲计数，因此在系统因任何原因断电的情况下，有一个已知的位置来继续计数是很重要的。

如果您只需要电机转速，请向控制器发送模拟信号，以便有用的应用程序可以处理这些数据。如果过程需要位置数据，编码器可以向控制器发送电脉冲，以解密极限范围内电机的位置。

4、线性编码器在哪里使用？

线性编码器使用传感器或刻度部分向控制器发送电脉冲信号。这些脉冲信号由PLC解码并转换为设备应遵循的指令。

线性编码器适用于使用滑动定位器的应用，如3D打印机和CNC机器。对于需要向控制器精确高速数据传输的过程，这些都是理想的选择。某些线性编码器（如果不是绝对编码器）需要一个参考位置，以便在PLC/控制器断电或重启后返回原点。

绝对编码器使用二进制文件表示其位置，增量编码器只能在启动后发送控制器计数的脉冲。当需要重新启动位置数据时，可以使用限位开关或传感器提供参考点。

基于绝对码的线性编码器可以在不移动或不使用参考点的情况下找到位置。他们使用来自多个尺度的二进制代码来确定位置。这为您的应用程序流程提供了更大的灵活性，并在重启后在安全相关领域开辟了更多机会。


5、旋转编码器的使用

旋转编码器由连接在电机轴上的圆形刻度组成。当电机旋转时，读取刻度图案的光学传感器向PLC发送脉冲计数或二进制代码。旋转编码器在需要电机速度的应用中或在难以通过电机旋转以外的方式测量距离的应用中非常有用，例如机械臂伺服电机。需要电机速度控制的应用程序使用增量编码器，产生脉冲计数来测量电机速度。

编码器刻度有固定数量的插槽，PLC在电机旋转时计算插槽数量。然后可以将其转换为RPM。输送机电机就是一个有用的例子。某些参数可能需要不同的皮带速度，PLC可以根据电机速度进行相应调整。它还可以生成比绝对编码器更精确的数据，这在精度关键的应用中非常有用。它更精确，但如果不移动它就无法读取位置，并且在与PLC失去通信后可能需要一个参考位置。

绝对编码器也可以与旋转电机编码器一起使用。当需要角度数据时，这些更合适。与需要移动才能传输数据的增量旋转旋钮不同，您可以在编码器和控制器之间发生通信或电源故障后检索位置。

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