電機(jī)編碼器是一種為自動化控制系統(tǒng)或任何需要位置數(shù)據(jù)的包含電機(jī)的機(jī)器記錄位置數(shù)據(jù)的設(shè)備。從機(jī)械臂到3D打印機(jī)，它們無處不在。編碼器在使自主機(jī)器正常運(yùn)行方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。

一、什么是電機(jī)編碼器？

電機(jī)編碼器是一種為自動化控制系統(tǒng)或任何需要位置數(shù)據(jù)的包含電機(jī)的機(jī)器記錄位置數(shù)據(jù)的設(shè)備。從機(jī)械臂到3D打印機(jī)，它們無處不在。編碼器在使自主機(jī)器正常運(yùn)行方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。它們允許精確測量系統(tǒng)中的運(yùn)動部件。

電機(jī)編碼器在幾個方面都有好處，例如，線性編碼器通常用于軌道應(yīng)用并允許CNC機(jī)器和3D打印機(jī)精確地創(chuàng)建零件，而旋轉(zhuǎn)編碼器使機(jī)械臂在制造業(yè)中成為可能。它們發(fā)送的信號用于在正確的時刻激活控制器或PLC的不同輸出。

二、電機(jī)編碼器如何工作？

編碼器通過基于上述兩種不同系統(tǒng)之一（旋轉(zhuǎn)或線性）向控制設(shè)備提供電氣信息來工作。在編碼器中還有幾種將物理變化轉(zhuǎn)換為電數(shù)據(jù)的機(jī)制：電阻、機(jī)械、磁和光學(xué)，其中光學(xué)編碼器是制造中最常見的。光學(xué)編碼器包含至少一個光發(fā)送器和一個光接收器，用于將物理運(yùn)動轉(zhuǎn)換為電信號以供控制器處理。無論采用何種轉(zhuǎn)換方法，編碼器始終是線性編碼器或旋轉(zhuǎn)編碼器。

在光學(xué)編碼器中，旋轉(zhuǎn)和線性都使用從固體表面切出的“窗口”，僅允許光以增量方式進(jìn)入接收單元。線性編碼器使用傳感器來檢測沿著路徑長度的條帶中的不同圖案，而旋轉(zhuǎn)編碼器由一個帶有插槽的圓盤組成，可將信號發(fā)送回控制系統(tǒng)。

在光學(xué)系統(tǒng)中，發(fā)送單元發(fā)出一束恒定的光束，隨著系統(tǒng)的移動，光束會逐漸中斷。每當(dāng)接收單元檢測到來自發(fā)送單元的光時，它就會向控制器發(fā)送一個電信號。根據(jù)應(yīng)用的不同，有各種不同的磁盤或磁道配置來阻擋/接收光。這些包括絕對位置編碼器和增量編碼器。

三、絕對編碼器和增量編碼器：有什么區(qū)別？

絕對式編碼器使用多個光傳感器向控制器發(fā)送二進(jìn)制代碼。它們具有對應(yīng)于光發(fā)送器/接收器對的不同插槽。對于單圈絕對編碼器，這些插槽創(chuàng)建了一個二進(jìn)制代碼，可以告訴電機(jī)在一轉(zhuǎn)內(nèi)的角位置。

在需要更高精度和更大范圍的應(yīng)用中，多圈編碼器使用齒輪減速器和兩個編碼器盤來實(shí)現(xiàn)更大范圍的已知位置。絕對式編碼器更適用于斷電后需要位置數(shù)據(jù)的情況，最常見的是在安全電路中。增量式編碼器具有均勻間隔的槽來向控制器發(fā)送脈沖。這些編碼器依賴于從零位置開始計數(shù)的脈沖，因此在系統(tǒng)因任何原因斷電的情況下，擁有一個已知位置以重新開始計數(shù)非常重要。

在只需要電機(jī)速度的情況下，可以將模擬信號發(fā)送到控制器，使其能夠?qū)⒋藬?shù)據(jù)處理為有用的應(yīng)用程序。如果過程需要位置數(shù)據(jù)，則編碼器可以向控制器發(fā)送電脈沖，以破譯電機(jī)在其邊界區(qū)域內(nèi)的位置。

四、線性編碼器在哪里使用？

線性編碼器使用傳感器或標(biāo)尺上的“切口”將電脈沖信號發(fā)送到控制器。這些脈沖信號可以由PLC解密并轉(zhuǎn)換為設(shè)備要遵循的指令。

線性編碼器更適合帶有滑動定位器的應(yīng)用，例如3D打印機(jī)或CNC機(jī)器。它們非常適用于需要將準(zhǔn)確的高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂破鞯倪^程。某些線性編碼器如果不是絕對編碼器，則在斷電或PLC/控制器重啟后需要一個參考位置來找零。

絕對式編碼器使用二進(jìn)制表示位置，增量式編碼器只能發(fā)送控制器在啟動后計數(shù)的脈沖。當(dāng)必須重新啟動位置數(shù)據(jù)時，限位開關(guān)或傳感器可用于提供參考點(diǎn)。

基于絕對代碼的線性編碼器能夠在不移動或不使用參考點(diǎn)的情況下找到它們的位置。他們使用來自多個尺度的二進(jìn)制代碼來確定位置。這為應(yīng)用過程提供了更大的靈活性，并在涉及重啟后安全的領(lǐng)域開辟了更多機(jī)會。

五、旋轉(zhuǎn)編碼器的使用

旋轉(zhuǎn)編碼器由一個連接在電機(jī)軸上的圓形標(biāo)尺組成。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動時，讀取秤中圖案的光傳感器將脈沖計數(shù)或二進(jìn)制代碼發(fā)送到PLC。旋轉(zhuǎn)編碼器在需要電機(jī)速度或難以通過電機(jī)旋轉(zhuǎn)以外的方式測量距離的應(yīng)用中非常有用，例如在機(jī)械臂中的伺服電機(jī)中。需要電機(jī)速度控制的應(yīng)用使用產(chǎn)生脈沖計數(shù)的增量編碼器來測量電機(jī)速度。

編碼器刻度上有一定數(shù)量的槽，PLC會隨著電機(jī)轉(zhuǎn)動而計算槽數(shù)。然后可以將其轉(zhuǎn)換為RPM。這可能有用的一個例子是在傳送帶電機(jī)上。某些參數(shù)可能需要不同的皮帶速度，PLC可以根據(jù)電機(jī)的RPM進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。它們在精度很重要的應(yīng)用中也很有用，因?yàn)樗鼈儽冉^對式旋轉(zhuǎn)編碼器產(chǎn)生更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。盡管它們更準(zhǔn)確，但它們無法在不移動的情況下讀取位置，并且在與PLC失去通信后可能需要參考位置。

絕對式編碼器也可用于旋轉(zhuǎn)式電機(jī)編碼器。這些更適用于需要角度數(shù)據(jù)的情況。它們還能夠在編碼器和控制器之間失去通信或電源后重新調(diào)用位置，這與需要移動來傳遞數(shù)據(jù)的增量旋轉(zhuǎn)控制不同。

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