Hengstler解析在增量編碼器和絕對式編碼器之間的如何選擇

Hengstler解析在增量編碼器和絕對式編碼器之間的如何選擇

Hengstler編碼器可以在各種應用中為運動提供反饋，例如將患者放在磁共振成像機上或以每分鐘300瓶的速度灌裝飲料。在選擇編碼器時，用戶需要考慮一些重要的應用功能：跟蹤線性運動還是旋轉運動？使用光電編碼器還是磁性編碼器？為了成功實現專業應用，亨士樂的用戶還應該考慮是選擇增量編碼器還是絕對式編碼器，因為即使使用相同的檢測機制，這兩種編碼器的性能也會有很大差異。為了實現一個成功的應用系統，您需要了解上面提到的兩個編碼器的所有相關屬性，并做出正確的選擇。



顧名思義，絕對式編碼器可以記錄編碼器在絕對坐標系中的位置，而增量編碼器可以從預定義的起始位置輸出編碼器的增量變化。Hengstler增量編碼器需要使用額外的電子設備（通常是PLC、計數器或變頻器）進行脈沖計數并將脈沖數據轉換為速度或運動數據，而亨士樂絕對式編碼器可以生成可以檢測絕對位置的數字信號?？傊?，增量編碼器通常更適合簡單、低功耗的應用，而絕對式編碼器是更復雜的關鍵應用的最佳選擇，因為這些應用對速度和位置提出了更高的要求。輸出類型取決于應用程序。

Hengstler增量編碼器

增量編碼器移動時，會產生與軸速度（旋轉編碼器）或移動距離（線性旋轉編碼器）成比例的二進制脈沖電流。當使用光電編碼器時，放置在LED光源和光傳感器之間的某種類型的代碼盤或線性代碼條可以交替地引導或阻擋光束，從而產生模擬信號；然后，一個附加電路（通常是板載ASIC）將模擬信號轉換為方波。磁編碼器可以使用不同的機制工作，但它們都會旋轉磁場，產生電壓脈沖或電阻變化，這些變化可以轉換為脈沖。

單通道增量編碼器只能輸出單個脈沖電流，因此它可以提供有限的信息?；诰幋a器的分辨率，即編碼器每次旋轉的脈沖數或線性編碼器的運動距離（以毫米/英寸為單位），外部電子設備可以對脈沖進行計數，并計算相對于參考坐標（起始位置）的速度或軌跡偏移，以確定編碼器位置。單通道設計為單向輸送系統等應用提供了卓越的解決方案。

單圈編碼器易于使用、堅固耐用且具有成本效益，但有一個重要缺陷，即無法確定運動方向。確定運動方向需要編碼器具有更大的功率（通常使用相差90°的雙通道設計，以實現通道“a”和通道“B”的獨立輸出）。由于雙通道編碼器的信號輸出具有2個上升沿和2個下降沿，因此它有時被稱為正交編碼器。移動方向決定了哪個通道首先達到高水平，從而使處理器能夠輕松地監控移動方向（見圖1）。操作員可以通過觸發一個或兩個脈沖通道的前緣和后緣最多四次來提高編碼器分辨率。

正交編碼器為要求苛刻的復雜應用提供了強健耐用的解決方案。在高振動應用中，亨士樂單圈編碼器可能將由相對于設定點的波動產生的脈沖流誤解為真實位移，而正交編碼器可能檢測方向變化并忽略脈沖流或將其濾出作為噪聲。

增量編碼器還可以包含一個附加通道，即索引通道（或Z通道）。該通道可以為處于特定位置的編碼器或線性設備每轉產生一個脈沖。Z通道可以在啟動時確定特定位置。對于高速應用，Z通道可以簡單地顯示單個曲線并相應地計算速度。

增量編碼器通常只適用于簡單的應用，無論控制器是計數器、PLC還是變頻器，并且可以直接連接到Hengstler編碼器和控制器。

在選擇編碼器之前，您需要了解以下內容：

1.應用的復雜程度？

2.您需要控制哪些參數（速度、位置、方向）？

如果停電，你能支付返回原來位置的費用嗎？

4.您的應用程序需要什么功率級別（每轉脈沖數）？

5.編碼器如何與系統中的其他電子設備通信？您的系統是否需要通過幾種通信協議中的一種進行通信？

6.您的應用是否是成本敏感型應用？

Hengstler絕對值編碼器

亨士樂增量編碼器的最大缺點是，在系統停電（例如臨時停電）的情況下，它們不會跟蹤編碼器輸出的增量變化。

因此，為了提供準確的位置數據，增量編碼器必須在啟動期間返回到其初始位置。對于輸送帶每晚關閉，然后每天早上重新啟動的應用，增量編碼器的返回不會影響應用。然而，在汽車機械臂等應用中，如果在焊接座椅支架時斷電，增量編碼器會返回其初始位置，并嚴重損壞產品和機械臂。絕對式編碼器是高可靠性應用的理想選擇。

與增量編碼器不同，絕對式編碼器不輸出脈沖，而是輸出數字信號來指示編碼器位置，并將Hengstler編碼器位置用作絕對坐標系中的靜態參考點。因此，即使在關閉時，絕對式編碼器也可以保存其絕對位置條目。重新啟動后，系統可以立即重新開始移動，而無需返回到其初始位置。

絕對值型旋轉編碼器有一個連接到軸上的碼盤和一個固定的網格，允許系統為每個提升點生成一個唯一的二進制標識符（線性傳感器的工作原理與此類似，為了簡單起見，本文將重點介紹旋轉編碼器）。當代碼盤在固定網格上旋轉時，系統會定期讀取標識符，并將其作為數字多位信號輸出。相應的控制器或變頻器可以查詢編碼器以收集位置數據，并可以直接使用這些數據或將其處理成速度信息。

光電編碼器的固定柵格交替地具有透明和不透明區域，同樣地，在碼盤上也有透明和不透明的區域，形成一組碼盤圓（碼盤通道）和碼盤通道上的輻射區域（見圖3）；每個代碼通道由一對不同的LED光源/傳感器讀取。代碼盤位于固定網格的頂部，通常位于傳感器專用集成電路（ASIC）的上部，該集成電路包含檢測器矩陣和相關的電子設備。隨著編碼器的旋轉，編碼器的透明區域與固定網格上的透明區域周期性地重疊，使得光信號到達檢測器并產生脈沖。代碼盤上的每個代碼軌道對應于輸出中的一個比特；如果代碼信道的數量是n，則可以生成2n個輻射位置。絕對式編碼器的當前標準分辨率是12位或每轉4096個位置。此外，某些型號的產品還可以提供22位（4.19 x 106個位置）或更高的分辨率。

磁性編碼器的工作原理類似于光電編碼器的工作原則。

一些應用包括遠距離運動，并且需要多回路代碼盤。此時，第二代碼盤（或更多）與主代碼盤聯網，以跟蹤主代碼盤的轉數。在主代碼盤的每次旋轉之后，第二代碼盤被索引。這種設計為索引代碼盤的每個圓中的軸的位置分配了一個唯一的坐標，最多4096個圓。

絕對式編碼器的應用通常很復雜，需要使用硬件和軟件與系統中的其他電子設備（PLC、變頻器等）進行交互。

增量編碼器與絕對式編碼器的區別

沒有適合所有應用的Hengstler編碼器，您需要根據您的應用要求選擇合適的編碼器。增量編碼器易于集成和維護。對于不太復雜的應用程序，重點是成本。增量編碼器是最好的選擇。增量編碼器通常用于速度或速度監控，例如調整倉庫或郵件分揀廠中傳送帶的線速度。根據應用程序是否需要控制移動方向，您可以決定是使用單通道增量編碼器還是正交編碼器。

如上所述，絕對式編碼器適用于安全至關重要且亨士樂編碼器不得返回其初始位置的應用，例如CNC機床中的高性能應用。此外，這種Hengstler編碼器類型也是返回起始位置顯著增加正常運行時間或應用成本的應用的理想選擇。例如，如果DNA測序儀的電源在分析過程中中斷了幾天，則系統必須可靠地重新啟動，而不會損壞精心培養的樣品或損害分析結果。當電源恢復時，絕對式編碼器支持連續操作。由于絕對式編碼器輸出數字信號，它可以兼容各種通信協議和總線，包括BiSS、同步串行接口（SSI）、DeviceNet、Profibus、Modbus、CANopen和其他基于以太網的通信協議。

如果沒有合適的反饋設備，使用世界上最好的定位組件是毫無意義的。根據應用特性，可以通過選擇合適的編碼器來實現理想的解決方案。原始設備制造商和機床制造商需要了解增量編碼器和絕對式編碼器的不同特征，并將其與應用要求進行比較，以便他們能夠構建具有所需性能和使用壽命的產品或系統，以進行規劃和預算。

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