詳細說明工業自動化中使用的不同類型電機編碼器的工作原理


1、什么是電機編碼器？

電機編碼器是記錄任何機器位置數據的設備，包括需要位置數據的自動控制系統或電機。從機器人手臂到3D打印機，它無處不在。編碼器對于自動機器正常工作起著重要作用。這些允許您精確測量系統中的運動部件。

電機編碼器在幾個方面具有優勢。例如，線性編碼器廣泛應用于web應用程序，可以使用CNC機器和3D打印機精確生產零件，而旋轉編碼器可以在制造過程中使用機器人手臂。它們發送的信號用于在正確的時間激活控制器或PLC的不同輸出。

2、電機編碼器如何工作？

編碼器根據上述兩種不同系統之一（旋轉或線性）向ECU提供電氣信息。編碼器中還有幾種將物理變化轉換為電氣數據的機制。電阻、機械、磁性和光學編碼器是制造業中最常見的。光學編碼器包含至少一個光學發射器和一個光學接收器，用于將物理運動轉換為電信號以供控制器處理。無論轉換方法如何，編碼器始終是線性或旋轉編碼器。

旋轉和線性光學編碼器都使用從實體表面切割的“窗口”，只允許增量光進入接收單元。線性編碼器使用傳感器沿路徑長度檢測條帶中的不同圖案，而旋轉編碼器由帶有插槽的圓盤組成，這些插槽將信號發送回控制系統。

在光學系統中，發射單元發射恒定光束，隨著系統的移動，光束逐漸中斷。接收單元每次檢測到來自發送單元的光時，都會向控制器發送電信號。根據應用的不同，有不同的光碟或光軌配置用于阻擋和接收光線。這些包括絕對定位器和增量編碼器。


3、絕對編碼器和增量編碼器：有什么區別？

絕對編碼器使用多個光學傳感器將二進制代碼發送到控制器。它們具有與光發射機/接收機對相對應的不同插槽。對于單圈絕對編碼器，這些插槽生成一個二進制代碼，指示電機在一圈內的角度位置。

對于需要更高精度和更大范圍的應用，多圈編碼器使用一個減速齒輪和兩個編碼器盤來實現更大范圍的已知位置。絕對編碼器最適用于斷電后需要位置數據的情況，通常用于安全電路。增量編碼器具有均勻間隔的插槽，用于向控制器發送脈沖。由于這些編碼器依賴于零位置的脈沖計數，因此在系統因任何原因斷電的情況下，有一個已知的位置來繼續計數是很重要的。

如果您只需要電機轉速，請向控制器發送模擬信號，以便有用的應用程序可以處理這些數據。如果過程需要位置數據，編碼器可以向控制器發送電脈沖，以解密極限范圍內電機的位置。

4、線性編碼器在哪里使用？

線性編碼器使用傳感器或刻度部分向控制器發送電脈沖信號。這些脈沖信號由PLC解碼并轉換為設備應遵循的指令。

線性編碼器適用于使用滑動定位器的應用，如3D打印機和CNC機器。對于需要向控制器精確高速數據傳輸的過程，這些都是理想的選擇。某些線性編碼器（如果不是絕對編碼器）需要一個參考位置，以便在PLC/控制器斷電或重啟后返回原點。

絕對編碼器使用二進制文件表示其位置，增量編碼器只能在啟動后發送控制器計數的脈沖。當需要重新啟動位置數據時，可以使用限位開關或傳感器提供參考點。

基于絕對碼的線性編碼器可以在不移動或不使用參考點的情況下找到位置。他們使用來自多個尺度的二進制代碼來確定位置。這為您的應用程序流程提供了更大的靈活性，并在重啟后在安全相關領域開辟了更多機會。


5、旋轉編碼器的使用

旋轉編碼器由連接在電機軸上的圓形刻度組成。當電機旋轉時，讀取刻度圖案的光學傳感器向PLC發送脈沖計數或二進制代碼。旋轉編碼器在需要電機速度的應用中或在難以通過電機旋轉以外的方式測量距離的應用中非常有用，例如機械臂伺服電機。需要電機速度控制的應用程序使用增量編碼器，產生脈沖計數來測量電機速度。

編碼器刻度有固定數量的插槽，PLC在電機旋轉時計算插槽數量。然后可以將其轉換為RPM。輸送機電機就是一個有用的例子。某些參數可能需要不同的皮帶速度，PLC可以根據電機速度進行相應調整。它還可以生成比絕對編碼器更精確的數據，這在精度關鍵的應用中非常有用。它更精確，但如果不移動它就無法讀取位置，并且在與PLC失去通信后可能需要一個參考位置。

絕對編碼器也可以與旋轉電機編碼器一起使用。當需要角度數據時，這些更合適。與需要移動才能傳輸數據的增量旋轉旋鈕不同，您可以在編碼器和控制器之間發生通信或電源故障后檢索位置。

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