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德國(guó)西克(施克)SICK伺服反饋編碼器解決方案
SICK伺服反饋編碼器解決方案
伺服電機(jī)編碼器是安裝在伺服電機(jī)上用來(lái)測(cè)量磁極位置和伺服電機(jī)轉(zhuǎn)角及轉(zhuǎn)速的一種傳感器，從物理介質(zhì)的不同來(lái)分,，伺服電機(jī)編碼器可以分為光電編碼器和磁電編碼器,，另外旋轉(zhuǎn)變壓器也算一種特殊的伺服編碼器，市場(chǎng)上使用的基本上是光電編碼器,，不過(guò)磁電編碼器作為,，又可靠，價(jià)格便宜,，抗污染等特點(diǎn),，有趕超光電編碼器的趨勢(shì)。
德國(guó)西克(施克)SICK伺服反饋編碼器原理：
伺服編碼器這個(gè)基本的功能與普通編碼器是一樣的,，比如絕對(duì)型的有A,A反，B,，B反,，Z，Z反等信號(hào),，除此之外,，伺服編碼器還有著跟普通編碼器不同的地方，那就是伺服電機(jī)多數(shù)為同步電機(jī),，同步電機(jī)啟動(dòng)的時(shí)候需要知道轉(zhuǎn)子的磁極位置,，這樣才能夠大力矩啟動(dòng)伺服電機(jī)，這樣需要另外配幾路信號(hào)來(lái)檢測(cè)轉(zhuǎn)子的當(dāng)前位置,，比如增量型的就有UVW等信號(hào),，正因?yàn)橛辛诉@幾路檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置的信號(hào),，伺服編碼器顯得有點(diǎn)復(fù)雜了，以致一般人弄不懂它的道理了,，加上有些廠家故意掩遮一些信號(hào),，相關(guān)的資料不齊全，就更加增添了伺服電機(jī)編碼器的神秘色彩,。
由于A,、B兩相相差90度，可通過(guò)比較A相在前還是B相在前,，以判別編碼器的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn),，通過(guò)零位脈沖，可獲得編碼器的零位參考位,。
編碼器碼盤的材料有玻璃,、金屬、塑料,，玻璃碼盤是在玻璃上沉積很薄的刻線,，其熱穩(wěn)定性好，精度高,，金屬碼盤直接以通和不通刻線,，不易碎，但由于金屬有一定的厚度,，精度就有限制,，其熱穩(wěn)定性就要比玻璃的差一個(gè)數(shù)量級(jí)，塑料碼盤是經(jīng)濟(jì)型的,，其成本低,，但精度、熱穩(wěn)定性,、壽命均要差一些,。
分辨率-編碼器以每旋轉(zhuǎn)360度提供多少的通或暗刻線稱為分辨率，也稱解析分度,、或直接稱多少線,，一般在每轉(zhuǎn)分度5~10000線。
SICK伺服反饋編碼器輸出信號(hào)
1,、OC輸出:就是平常說(shuō)的三極管輸出,，連接需要考慮輸入阻抗和電路回路問題.
2、電壓輸出:其實(shí)也是OC輸出一種格式,，不過(guò)內(nèi)置了有源電路.
3,、推挽輸出:接口連接方便，不用考慮NPN和PNP問題.
4,、差動(dòng)輸出:抗干擾好,，傳輸距離遠(yuǎn),，大部分伺服編碼器采用這種輸出.
?SICK伺服反饋編碼器分類
增量編碼除了普通編碼器的ABZ信號(hào)外，增量型伺服編碼器還有UVW信號(hào),，國(guó)產(chǎn)和早期的進(jìn)口伺服大都采用這樣的形式,，線比較多。
增量式編碼器以轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)輸出脈沖,，通過(guò)計(jì)數(shù)設(shè)備來(lái)知道其位置,，當(dāng)編碼器不動(dòng)或停電時(shí)，依靠計(jì)數(shù)設(shè)備的內(nèi)部記憶來(lái)記住位置,。這樣,，當(dāng)停電后，編碼器不能有任何的移動(dòng),，當(dāng)來(lái)電工作時(shí),，編碼器輸出脈沖過(guò)程中，也不能有干擾而丟失脈沖,，不然,，計(jì)數(shù)設(shè)備記憶的零點(diǎn)就會(huì)偏移，而且這種偏移的量是無(wú)從知道的,，只有錯(cuò)誤的生產(chǎn)結(jié)果出現(xiàn)后才能知道,。
解決的方法是增加參考點(diǎn)，編碼器每經(jīng)過(guò)參考點(diǎn),，將參考位置修正進(jìn)計(jì)數(shù)設(shè)備的記憶位置,。在參考點(diǎn)以前，是不能保證位置的準(zhǔn)確性的,。為此,，在工控中就有每次操作先找參考點(diǎn)，開機(jī)找零等方法,。
比如,，打印機(jī)掃描儀的定位就是用的增量式編碼器原理，每次開機(jī),，我們都能聽到噼哩啪啦的一陣響,，它在找參考零點(diǎn)，然后才工作,。
這樣的方法對(duì)有些工控項(xiàng)目比較麻煩，甚至不允許開機(jī)找零(開機(jī)后就要知道準(zhǔn)確位置),，于是就有了絕對(duì)編碼器的出現(xiàn),。
絕對(duì)型旋轉(zhuǎn)光電編碼器，因其每一個(gè)位置絕對(duì)唯1,、抗干擾,、無(wú)需掉電記憶,，已經(jīng)越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于各種工業(yè)系統(tǒng)中的角度、長(zhǎng)度測(cè)量和定位控制,。
絕對(duì)編碼器碼盤上有許多道刻線,，每道刻線依次以2線、4線,、8線,、16線。,。,。。,。,。編排，這樣,，在編碼器的每一個(gè)位置,，通過(guò)讀取每道刻線的通、暗,，獲得一組從2的零次方到2的n-1次方的唯1的2進(jìn)制編碼(格雷碼),，這就稱為n位絕對(duì)編碼器。這樣的編碼器是由碼盤的機(jī)械位置決定的,，它不受停電,、干擾的影響。
絕對(duì)編碼器由機(jī)械位置決定的每個(gè)位置的唯1性,，它無(wú)需記憶,，無(wú)需找參考點(diǎn)，而且不用一直計(jì)數(shù),，什么時(shí)候需要知道位置,，什么時(shí)候就去讀取它的位置。這樣,，編碼器的抗干擾特性,、數(shù)據(jù)的可靠性大大提高了。
由于絕對(duì)編碼器在定位方面明顯地優(yōu)于增量式編碼器,，已經(jīng)越來(lái)越多地應(yīng)用于伺服電機(jī)上,。絕對(duì)型編碼器因其高精度，輸出位數(shù)較多,，如仍用并行輸出,，其每一位輸出信號(hào)必須確保連接很好，對(duì)于較復(fù)雜工況還要隔離,，連接電纜芯數(shù)多,，由此帶來(lái)諸多不便和降低可靠性,，因此，絕對(duì)編碼器在多位數(shù)輸出型,，一般均選用串行輸出或總線型輸出,，德國(guó)生產(chǎn)的絕對(duì)型編碼器串行輸出常用的是SSI(同步串行輸出)。
從單圈絕對(duì)式編碼器到多圈絕對(duì)式編碼器 旋轉(zhuǎn)單圈絕對(duì)式編碼器,，以轉(zhuǎn)動(dòng)中測(cè)量光碼盤各道刻線,，以獲取唯1的編碼，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)超過(guò)360度時(shí),，編碼又回到原點(diǎn),，這樣就不符合絕對(duì)編碼唯1的原則，這樣的編碼器只能用于旋轉(zhuǎn)范圍360度以內(nèi)的測(cè)量,，稱為單圈絕對(duì)式編碼器,。如果要測(cè)量旋轉(zhuǎn)超過(guò)360度范圍，就要用到多圈絕對(duì)式編碼器,。
編碼器生產(chǎn)廠家運(yùn)用鐘表齒輪機(jī)械的原理,，當(dāng)中心碼盤旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)齒輪傳動(dòng)另一組碼盤(或多組齒輪,，多組碼盤),，在單圈編碼的基礎(chǔ)上再增加圈數(shù)的編碼，以擴(kuò)大編碼器的測(cè)量范圍,，這樣的絕對(duì)編碼器就稱為多圈式絕對(duì)編碼器,，它同樣是由機(jī)械位置確定編碼，每個(gè)位置編碼唯1不重復(fù),，而無(wú)需記憶,。
多圈編碼器另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是由于測(cè)量范圍大，實(shí)際使用往往富裕較多,，這樣在安裝時(shí)不必要費(fèi)勁找零點(diǎn),，將某一中間位置作為起始點(diǎn)就可以了，而大大簡(jiǎn)化了安裝調(diào)試難度,。多圈式絕對(duì)編碼器在長(zhǎng)度定位方面的優(yōu)勢(shì)明顯,，歐洲新出來(lái)的伺服電機(jī)基本上都采用多圈絕對(duì)值型編碼器。
- 性能
每圈正弦/余弦周期 64 可測(cè)量絕對(duì)圈數(shù) 1 總步數(shù) 2,048 測(cè)量步距 5 ″ 正弦/余弦信號(hào)按 12 位細(xì)分 積分非線性 ± 72 ″ 1) 差分非線性度 ± 45 ″ 1) 等待時(shí)間 25 µs 系統(tǒng)精確度 ± 117 ″ 1) 處于公稱位置 ± 0.1 mm 和 20 °C 溫度下的典型值.
- 接口
絕對(duì)位置編碼類型 二進(jìn)制 編碼方向 增量, 從“A"方向觀察順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的軸（參見尺寸圖） 通訊接口 HIPERFACE® - 電氣參數(shù)
連接類型 插頭, 8 針 供電電壓 7 V DC ... 12 V DC 上電時(shí)間/斜坡電壓 最大 180 ms 1) 建議供電電壓 11 V DC 電流消耗 ≤ 150 mA 2) MTTF：危險(xiǎn)故障間隔時(shí)間 180 年 (EN ISO 13849) 3) 1) 0 至 7.0 V 斜坡電壓持續(xù)時(shí)間,。.
2) 在 7 V DC 且無(wú)負(fù)載時(shí).
3) 本產(chǎn)品是標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品,，而不是一個(gè)按照機(jī)械指令制作的安全部件。計(jì)算基于組件的額定負(fù)荷,、60°C 的平均環(huán)境溫度,、8760 小時(shí)/年的使用頻率。所有電子故障均被視為危險(xiǎn)故障,。詳細(xì)信息請(qǐng)參見編號(hào)為 8015532 的文檔.
- 機(jī)械參數(shù)
軸的形式 通孔空心軸 軸直徑 50 mm 尺寸 參見尺寸圖 重量 ≤ 0.21 kg 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 280 gcm2 工作轉(zhuǎn)速 8,500 min?1, 8,500 U/min (直至產(chǎn)生可靠的絕對(duì)位置) 角加速度 ≤ 50,000 rad/s2 允許徑向軸位移 ± 0.15 mm 允許軸向軸位移 ± 0.4 mm 允許驅(qū)動(dòng)裝置靜態(tài)軸位移 ± 0.3 mm 允許驅(qū)動(dòng)裝置動(dòng)態(tài)軸位移 ± 0.1 mm - 環(huán)境參數(shù)
運(yùn)行溫度范圍 –30 °C ... +115 °C 儲(chǔ)存溫度范圍 –40 °C ... +125 °C, 無(wú)包裝 相對(duì)空氣濕度/凝結(jié) 85 %, 不允許凝結(jié) 1) 抗沖擊能力 100 g, 10 ms, 10 ms (根據(jù) EN 60068-2-27) 2) 抗振動(dòng)能力的頻率范圍 30 g, 10 Hz ... 2,000 Hz (根據(jù) EN 60068-2-6) 1) 電磁兼容性 根據(jù) EN 61000-6-2 和 EN 61000-6-4 標(biāo)準(zhǔn)（級(jí)別 A） 3) 外殼防護(hù)等級(jí) IP40, 插上插頭且合上罩殼時(shí) (根據(jù) IEC 60529 標(biāo)準(zhǔn)) 1) 更多信息可查閱(DE: 8021543/EN: 8021544).
2) 每臺(tái)編碼器均已通過(guò)半正弦波沖擊試驗(yàn).
3) 當(dāng)安裝伺服反饋編碼器的導(dǎo)電外殼通過(guò)電纜屏蔽與電機(jī)控制器的中央接地點(diǎn)連接時(shí),，電磁兼容性需遵循標(biāo)準(zhǔn)。 使用其他屏蔽設(shè)計(jì)時(shí),，用戶必須自行測(cè)試,。