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關(guān)于機(jī)械式絕對值編碼器與電子式編碼器的十七個經(jīng)典問答

時間:2018-12-14 13:34:02來源:網(wǎng)絡(luò)

導(dǎo)語:?“絕對值”是指測量的位置值不依賴于前次測量計數(shù)累加的,對于測量原點的絕對的位置值。

1、什么叫絕對值?

“絕對值”是指測量的位置值不依賴于前次測量計數(shù)累加的,對于測量原點的絕對的位置值。

其不同于“相對值”,相對值是相對于前次測量位置的一個相對移動的位置值,而“絕對值”每一次正常測量與任何其他測量關(guān)系無關(guān),所以叫“絕對”。

2、什么叫絕對值編碼?

絕對值編碼是指在測量器件(傳感器)內(nèi)部,在測量量程范圍內(nèi),所有的機(jī)械位置已經(jīng)預(yù)先與機(jī)械位置原點有唯一的對應(yīng)關(guān)系的絕對編碼,任何時候的測量不需要依賴前次測量的歷史。即使不移動,也可以直接輸出唯一的絕對編碼。

絕對值編碼的根本,第一是不依賴于移動和前次歷史比較即可獲得完整的位置信息,且每一個位置是唯一的,第二是與前次讀數(shù)(包括各種記憶方式)無關(guān),內(nèi)部不需經(jīng)過計數(shù)器累加比較。不移動位置、不需要知道前次讀數(shù)位置即可測量并輸出唯一的信號值。

3、“絕對式”與“絕對值編碼”有什么不同?

根本的不同是“絕對式”名稱是側(cè)重于測量接收設(shè)備,相對于外部原點位置的“絕對式”位置輸出模式,而“絕對值編碼”是側(cè)重于測量傳感器內(nèi)部的編碼形式,在其量程范圍內(nèi)部對于原點位置的所有位置唯一“絕對編碼”。作為《編碼器》應(yīng)以內(nèi)部編碼讀取的原理方式?jīng)Q定其名稱方式。

實際上依賴于計數(shù)的,無論是內(nèi)部電池記憶,還是外部電池,甚至是低功耗的威根特效應(yīng)計數(shù),都是“計數(shù)”的,就不能再稱為“絕對值編碼”了,只能相對于測量接收設(shè)備的“絕對式”。

4、什么是絕對值單圈編碼器?

在360度測量范圍內(nèi),其每一個輸出位置的數(shù)據(jù)編碼在360度單圈內(nèi)是絕對且唯一的,無需依賴轉(zhuǎn)動及前次數(shù)據(jù)而獲得位置信息。在旋轉(zhuǎn)超過360度后,數(shù)據(jù)又循環(huán)從0開始。

單圈絕對值編碼器的位數(shù)是以2的N次方位數(shù)來表示其分辨位置編碼,8位就有256個編碼位置,10位是1024,12位4096,13位8192,14位16384,16位65536,目前最高位數(shù)的是德國海德漢的25位單圈絕對值編碼器。

5、什么叫絕對值多圈編碼器?

絕對值多圈編碼器,就是在其測量范圍內(nèi),不僅僅在單圈360度內(nèi)有“絕對值編碼”,而且在超過360度后仍然有不依賴于計數(shù)器的多圈數(shù)值的唯一絕對編碼。其一般與鐘表式的分針、時針原理相似。

多圈絕對值編碼器是以單圈多少位X多圈多少位的方式表示其分辨率和測量圈數(shù)行程,多圈常用的是4096圈,少量可以達(dá)到16384圈、65536圈(16位),GMX425系列的絕對值多圈編碼器常規(guī)的可以達(dá)到12位4096圈,特殊需要的可以達(dá)到16384圈和65536圈。

例如精浦(GEMPLE)的GAX60系列的絕對值多圈編碼器。

6、什么是電子式“絕對式”?

電子式的“絕對式”雖然能夠向外提供的數(shù)據(jù)也是以絕對值相同的形式輸出的,但其內(nèi)部并不是每一個位置的預(yù)先絕對編碼,它是依賴于編碼器的旋轉(zhuǎn)運動以及前次讀數(shù)的記憶保存相比較,獲得的位置信息,類似于磁帶錄音機(jī)或激光CD,必須磁帶旋轉(zhuǎn)或光碟旋轉(zhuǎn),才能組織采集到完整信息再輸出,這種需要“動起來”或“動一小部分”才能獲得類似絕對式信息輸出的,稱為“動態(tài)”數(shù)據(jù)掃描絕對式,而有一些依賴于電池、超級電容記憶數(shù)據(jù),或者較為先進(jìn)的低或無功耗威根特效應(yīng)讀數(shù)并用電容寄存讀數(shù),這類不需要動起來也能輸出記憶的位置信息的方式,稱為“靜態(tài)”電子式絕對式。

無論是“靜態(tài)”的還是“動態(tài)”的電子式“絕對式”,都已經(jīng)不是內(nèi)部絕對值編碼的方式獲得的位置信息,所以應(yīng)該不能叫“絕對值編碼器”。編碼器的名稱,應(yīng)該由其內(nèi)部的編碼及讀取的方式原理決定,而不是僅僅看輸出信號相類似。

7、“電子式絕對式”編碼器與“真絕對值編碼”的編碼器比較會有什么問題?

電子式絕對式編碼器內(nèi)部的工作原理是依賴于運動起來讀數(shù)加上前次記憶數(shù)據(jù)相比較,獲得的位置信息,這樣與“真絕對值編碼”器比較,就會有這三部分出錯可能性:

首先是運動起來的讀數(shù)計數(shù)累計,這個部分可能會受到各種內(nèi)部及外部電氣環(huán)境干擾因素的影響或器件小概率失效因素的影響而讀錯,它與絕對值編碼不同,絕對值編碼由于位置信息始終存在,即使一次性小概率讀數(shù)失效,并不影響下次的讀數(shù)準(zhǔn)確性。而電子式的通過讀數(shù)計數(shù)可能出現(xiàn)的失效,可以影響到下一次的讀數(shù)累計,這種錯誤無法區(qū)隔判斷,并在時間上和各個位置上的信息輸出延續(xù)下去;而在斷電以后的讀數(shù),是依賴于電池、電容供電,或威根特效應(yīng)極小的發(fā)電能量存儲供電,因所供電能有限,其抗干擾性更差,并讀數(shù)頻次低,當(dāng)快速旋轉(zhuǎn)編碼器或外部有很大的干擾影響下,很有可能來不及計數(shù)累加或受干擾而出現(xiàn)讀數(shù)錯誤,并累加延續(xù)。

其二,在于累加計數(shù)的記憶體,這種記憶體因電能有限,或因記憶能量型元器件的問題,例如電池的失電后、電容及威根特效應(yīng)存儲的的容量有限性、存儲數(shù)據(jù)的電容的被干擾耦合數(shù)據(jù)失真,存儲數(shù)據(jù)再次采集的數(shù)據(jù)失真、電池的低溫失效,電池的高溫爆炸、記憶能量體和數(shù)據(jù)記憶體的壽命,等等各種因素都會影響到其記憶數(shù)據(jù)及再次采集是否可能失真失效。

其三,在于速度響應(yīng)有限并數(shù)據(jù)的再處理解碼輸出,由于是依賴于運動起來的讀數(shù)及內(nèi)部寄存數(shù)據(jù)的比較兩部分?jǐn)?shù)據(jù)的整合解碼,在速度響應(yīng)方面有限,進(jìn)位同步處理、快速運動讀取及處理、干擾影響等各種因素的情況下,兩組數(shù)據(jù)的再處理解碼及輸出,仍然存在出錯的可能,而且這種出錯一樣是不同于真正絕對編碼的,其一旦出錯無法判斷(或需要再以輔助傳感器比較判斷),而在時間上及位置上錯誤一直延續(xù)。

綜上所述,電子式絕對式編碼器,從原理上因為它不是每一個位置絕對編碼的,一旦出錯,會影響到下一次讀數(shù)且延續(xù)到以后的讀數(shù)準(zhǔn)確性,而這種出錯的可能性始終存在,只是在概率上的大小,以體現(xiàn)生產(chǎn)廠家的技術(shù)水平。從原理上講,它不是“絕對值編碼”的編碼器。它的應(yīng)用應(yīng)極小心的避開因出錯而會造成更大損失的場合,例如安全性監(jiān)控。

8、什么是鐘表齒輪式絕對值多圈編碼器?

旋轉(zhuǎn)單圈絕對值編碼器,以轉(zhuǎn)動中測量光碼盤各碼道刻線,以獲取唯一的一組編碼,當(dāng)轉(zhuǎn)動超過360度時,編碼又回到原點,這樣就不符合絕對編碼唯一的原則,這樣的編碼器只能用于旋轉(zhuǎn)范圍360度以內(nèi)的測量,稱為單圈絕對式編碼器。

真實多圈絕對值編碼器:編碼器生產(chǎn)廠家運用鐘表齒輪機(jī)械的原理,增加了一組機(jī)械齒輪組碼盤,當(dāng)中心碼盤旋轉(zhuǎn)時,通過齒輪傳動另一組齒輪碼盤(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)大編碼器的測量范圍,這樣的方式與機(jī)械鐘表的秒、分、時相像,也稱為絕對編碼器就稱為鐘表齒輪式絕對值多圈編碼器,這種真實多圈絕對值編碼器,對于多圈的數(shù)值,同樣是由機(jī)械位置確定編碼,每個位置編碼唯一不重復(fù),而無需記憶。

9、什么是電子式多圈“絕對編碼器”?

單圈碼盤選用了絕對值的原理,例如光學(xué)多碼道的絕對值單圈或磁電式絕對值單圈編碼器,而多圈測量用電子計數(shù)累加、寄存的方式,稱為“電子式多圈絕對值編碼器”,但是稱為“絕對值編碼”是不嚴(yán)肅帶有欺騙性的,這是部分絕對值編碼,完整的全行程測量范圍不能算絕對值編碼了,而是部分增量計數(shù)的。

電子式多圈絕對值編碼器,有利用上次讀數(shù)寄存判斷圈數(shù)值而不用電池的,停電后移動角度有一定的范圍限制;也有內(nèi)置電池或外置電池記錄圈數(shù)的,在電池容量有限的情況下停電記憶圈數(shù)值;目前還有一種是無電池利用威根德效應(yīng)(無功耗脈沖發(fā)生及計數(shù))記錄圈數(shù)值的,但仍然是屬于電子式多圈編碼器。

電子多圈編碼器仍然存在讀數(shù)、寄存、再讀取的出錯可能性,這種可能性一旦出現(xiàn)無法發(fā)現(xiàn)并彌補,需用其他輔助傳感器比較后修正,另外,電子多圈編碼器在停電后對于旋轉(zhuǎn)角度及轉(zhuǎn)速有限制。

10、什么是威根德效應(yīng)編碼器?

有一些電子多圈編碼器,其多圈計圈數(shù)是用威根德效應(yīng)的原理。

在上世紀(jì)60年代,John·Wiegand發(fā)現(xiàn),通過適當(dāng)處理的磁性金屬絲,內(nèi)芯和外層存在著較大的差異性,在一定的條件下便可產(chǎn)生兩種狀態(tài)的轉(zhuǎn)換.對此效應(yīng)人們稱之為威根德(Wiegand)效應(yīng),類似于這種特征的絲稱之為威根德絲。用這種絲制成的磁敏傳感器,在經(jīng)過磁場的NS變化時,可產(chǎn)生無需供電的尖峰脈沖,威根德傳感器具有工作溫度高(可達(dá)200℃),不需要任何外加電源便可輸出較高的脈沖電壓(可達(dá)5~6V),可直接與計算機(jī)接口.因而在許多場合己得到應(yīng)用。以這種原理制成的傳感器叫“威根德傳感器”,這種傳感器幾乎無需電源,甚至其產(chǎn)生的尖峰可以用電容存儲,以威根德傳感器內(nèi)部計數(shù)并尖峰微小能量由電容存儲的編碼器,早在上個世紀(jì)90年代即產(chǎn)生了產(chǎn)品,但是當(dāng)時的技術(shù)條件性能很不穩(wěn)定,在近年低功耗電子元器件的出現(xiàn),使得這個產(chǎn)品漸漸成熟走向市場,但是它的可靠性有限,目前只能用于計圈數(shù),(因計圈數(shù)次數(shù)少,頻次低,可靠性因素反映出現(xiàn)概率低),而單圈碼盤用絕對值碼盤(例如磁電原理)。

威根德原理的計數(shù)仍然是屬于電子式多圈編碼器,一樣是有缺陷的,由于“自發(fā)電”產(chǎn)生的信號較為微弱,較易被周邊電氣噪音干擾,計數(shù)讀取與寄存仍然有被干擾而出錯可能性,且一旦被干擾出錯,原始位置丟失無法找回。須小心用于周邊電氣環(huán)境較為干凈的場合,并不適合用于起重、工程及各種電氣環(huán)境較為復(fù)雜的應(yīng)用中。再如寄存的能量有限,停電后的計數(shù)抗干擾差,計數(shù)響應(yīng)不夠快,在停電與通電切換時抗干擾性差等等??傊皇峭暾慕^對值編碼,不能再叫“絕對值多圈編碼器”了,在國外的樣本資料中都注明是單圈絕對值,多圈威根德效應(yīng)“電子式”多圈的。如果故意忽略威根德“電子式”的內(nèi)容,就直接叫“絕對值多圈編碼器”,與成本較高而更為可靠的機(jī)械式絕對值編碼器故意混淆,帶有不嚴(yán)肅的商業(yè)欺騙性嫌疑。

11、什么叫全行程多圈絕對值編碼器?

在整個測量行程中,測量傳感器編碼器的內(nèi)部是絕對值編碼的。這相對于有些測量是部分絕對值編碼部分靠累加計數(shù)的不同,或者超過一段行程需要刷新起點重新作為絕對值測量的不同。因為齒輪式絕對值多圈編碼器的的測量范圍受內(nèi)部機(jī)械齒輪組的限制,絕對值編碼的圈數(shù)值是有限的,比如4096圈(12位),16384圈(14位)等,或者經(jīng)濟(jì)型的64圈、16圈,這種規(guī)定了測量圈數(shù)值行程,并確認(rèn)在這個測量行程內(nèi)是絕對值編碼并使用的,稱為全行程絕對值編碼器。使用全行程多圈編碼需根據(jù)提供的編碼器圈數(shù)在此范圍內(nèi)使用。傳感器超出行程重新從起點循環(huán)使用。

12、絕對值單圈編碼器有哪些?

GEMPLE提供光學(xué)式的和磁電式的絕對值單圈編碼器;

根據(jù)需要,GEMPLE將向市場提供更高光學(xué)式與磁電式混合型絕對值編碼器。

編碼器

13、絕對值多圈編碼器有哪些?

GEMPLE的多圈絕對值編碼器目前面向市場的都是機(jī)械式全行程絕對值編碼,內(nèi)部無電子計數(shù)原理及電池。

(今后GEMPLE根據(jù)市場需要也將提供部分絕對值編碼+電子計數(shù)的編碼器,但一定會注明其電子計數(shù)特征。)

編碼器

14、什么是智能型編碼器?

智能型編碼器是GEMPLE的發(fā)明專利,其編碼器內(nèi)置了32位智能芯片MCU,并有一個設(shè)置軟件Easypro,可連接電腦設(shè)置,一個智能型編碼器集成了數(shù)字化RS485輸出和模擬量電流4—20mA輸出,針對編碼器的各種應(yīng)用,比如測角度、測長度、測速度、電子式凸輪開關(guān)輸出、超速與低速輸出開關(guān)等,都可以通過智能設(shè)定而直接輸出并應(yīng)用,針對信號RS485可以設(shè)定波特率、地址及分辨率,針對信號4—20mA可以設(shè)定零點、滿度點、旋轉(zhuǎn)方向,并電流校準(zhǔn)。另外,數(shù)字信號可以根據(jù)需要轉(zhuǎn)換成各種現(xiàn)場總線、以太網(wǎng)、無線等等,從此編碼器進(jìn)入了智能化時代,為工廠設(shè)備智能化管理與物聯(lián)網(wǎng)提供了角度、長度、速度的傳感器基礎(chǔ)。

Easypro軟件界面

編碼器

15、什么是絕對值編碼器的模擬信號輸出?

絕對值編碼器內(nèi)部是數(shù)字編碼的,但是輸出可以用數(shù)/模轉(zhuǎn)換(ADC)以模擬量信號輸出,例如電流的4—20mA或電壓的1—5V。例如GMS412.。LB---單圈絕對值4—20mA輸出;GAX60.。LB,多圈絕對值4—20mA輸出等等。

16、為什么絕對值編碼器的模擬信號量值不能從“0”開始?

絕對值編碼器的信號模擬量值不能從0開始,因為如果輸出0,無法判斷信號是否接通,編碼器是否正常工作,并且0信號很容易受外部干擾而微動,而無法判斷是位置值在動還是干擾影響。因此,電流信號4—20mA從4mA開始,電壓信號1-5V從1V開始,0-10V的輸出,位置基點從2V開始。

17、GEMPLE的絕對值編碼器有哪些信號輸出的絕對值編碼器可選?

其余輸出信號需求可向GEMPLE了解合作制作。

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