帶您了解舞臺機械控制神器：編碼器！

目前，作為一個重要的傳感器，編碼器在舞臺機應(yīng)用中占據(jù)著越來越重要的位置。舞臺機械的正確運動在很大程度上取決于編碼器安裝的可靠性、電信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性以及計數(shù)單元的精度。編碼器有很多種，最常見的是增量編碼器和絕對值編碼器，絕對值編碼器分為單匝絕對值編碼器和多匝絕對值編碼器。根據(jù)編碼器的內(nèi)部工作原理，區(qū)別可分為磁性編碼器和光電編碼器。

舞臺機械應(yīng)用程序經(jīng)常會出現(xiàn)編碼器使用問題，例如多軸驅(qū)動器提升階段。您需要選擇哪種類型的編碼器，是增量編碼器還是絕對編碼器。在成本方面可以使用磁性編碼器嗎？考慮到這些實際問題，本文將根據(jù)編碼器的技術(shù)特性分析階段計算機在應(yīng)用程序中的選擇、安裝和使用方法。

一、編碼器的技術(shù)特點

1、編碼器的工作原理

編碼器主要根據(jù)內(nèi)部工作原理分為光電編碼器和磁性編碼器兩種類型，如圖1所示。


光電編碼器的主要工作原理是通過光電轉(zhuǎn)換將輸出軸的機械幾何位移轉(zhuǎn)換為脈沖或數(shù)字傳感器，主要由光柵盤和光電傳感器件構(gòu)成。在伺服系統(tǒng)中，由于光柵盤與電機同軸，電機的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動光柵盤的旋轉(zhuǎn)，通過光電檢測裝置輸出若干脈沖信號，可計算當(dāng)前電機速度。根據(jù)信號每秒的脈沖數(shù)。光電編碼器碼盤，輸出相位差90°的2個光代碼，根據(jù)雙通道輸出光代碼的狀態(tài)變化能判斷電動機的旋轉(zhuǎn)方向。


磁性編碼器的結(jié)構(gòu)主要是在編碼器的旋轉(zhuǎn)軸的一端設(shè)置產(chǎn)生磁場的永久磁鐵，將霍爾傳感器芯片放置在電路板上，根據(jù)特定條件接近編碼器軸的一端。要求。（方向和距離）如圖3所示，塊體的永久磁鐵通過分析通過電路板輸出的霍爾傳感器的電壓信號，可以識別編碼器轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置。

2、編碼器的信號輸出方式

根據(jù)編碼器信號的輸出類型，一般分為增量編碼器和絕對值編碼器。

增量編碼器被廣泛使用，一般的增量編碼器主要是脈沖輸出類型。位移轉(zhuǎn)換為周期性電信號，然后轉(zhuǎn)換為計數(shù)脈沖，脈沖的數(shù)量用于表示位移的大小。通常是A相、B相、Z相的輸出，其中A相和B相是延遲了其他1/4周期的脈沖輸出。可以區(qū)分后部，使上升和上升的B階段和下降邊為2或4倍。Z階段為單脈沖。也就是說，每轉(zhuǎn)一圈就發(fā)送一個脈沖。

絕對式編碼器可分為單匝絕對式編碼器和多匝絕對式編碼器。它們通常使用通信方式與驅(qū)動器單元（如PLC或SSI、PROFINET或CANO PEN）交換數(shù)據(jù)。單匝絕對式編碼器通常只能注冊編碼器單匝的絕對位置，常用于執(zhí)行單匝旋轉(zhuǎn)運動的組件。多匝編碼器有廣泛的用途，可以記錄編碼器實際旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速。

實現(xiàn)多匝數(shù)檢測的多匝絕對式編碼器方式主要有電池計數(shù)寄存器、機械式齒輪旋轉(zhuǎn)編碼等。

電池計數(shù)寄存器的原理很簡單。也就是說，使用安裝在編碼器中的微處理器記錄、計算和保存編碼器的轉(zhuǎn)速。電池的功能是讓編碼器能夠繼續(xù)儲存和記錄轉(zhuǎn)速。

與機械齒輪多渦輪編碼器中的時鐘齒輪類似的齒輪傳動結(jié)構(gòu)，即一系列減速齒輪組，與主機械軸分階段嚙合，每個級齒輪包括前齒輪和主機械軸。有整數(shù)倍的削減率的關(guān)系。通過確定各齒輪的旋轉(zhuǎn)角位置，可以檢測編碼器主機械軸的轉(zhuǎn)速。機械齒輪多渦輪編碼器的絕對位置反饋輸出不是根據(jù)過去的記錄計算的，而是根據(jù)當(dāng)前的機械物理傳遞機制直接測量的。不需要電池，不受線路干擾等外部環(huán)境的影響。以及程序錯誤信號反饋安全從位置檢測源獲取。

二、編碼器的安裝和使用

1、編碼器的選型

與傳統(tǒng)的光學(xué)編碼器相比，磁性編碼器不需要復(fù)雜的碼盤或光源，組件少，傳感結(jié)構(gòu)簡單。同時，霍爾元件本身也有許多優(yōu)點，比如堅固的結(jié)構(gòu)、小巧、輕巧、長壽命、抗振動性、不怕灰塵、油、水蒸氣和鹽水噴霧造成的污染和腐蝕。

當(dāng)然，磁性編碼器也存在某些缺點，如易受電磁干擾影響。為了避免溫度漂移，需要采取補償和保護對策。此外，另一個難以解決的問題是位置反饋。在磁性編碼器方式中，為了進行絕對位置反饋，需要在編碼器內(nèi)添加信息處理單元和位置存儲器單元。特別是在位置存儲器的情況下，通常需要追加電力保持用的電池。但是，這種方法有幾個缺點。例如，如果電池放電，則位置會丟失。

在舞臺機行業(yè)，由于現(xiàn)場有大量的機械設(shè)備，所以通常穩(wěn)定性是主要要求，所以編碼器的選擇一般使用光電編碼器。

2、編碼器的安裝位置

編碼器的安裝方法有幾種，有安裝在電機軸上的方法、安裝在齒輪箱軸上的方法、拉索等安裝方法。

編碼器主要安裝在電機尾軸上，以實現(xiàn)閉環(huán)速度控制。逆變器可以通過編碼器實時計算并獲取電機的當(dāng)前運動，并相應(yīng)調(diào)整速度。例如，驅(qū)動器希望以1200rpm的速度穩(wěn)定電動機輸出，但當(dāng)前實際電動機速度為1150rpm。驅(qū)動器可以獲取電機輸出軸編碼器值，以了解實際電機電流速度不是1200rpm，并調(diào)整環(huán)路電流，將速度提高到1200rpm。在此過程中，如果由于其他原因無法提高速度，則逆變器將發(fā)出相應(yīng)的警報。使用速度閉環(huán)有很多優(yōu)點。例如，可以在不同的負載條件下以相同的特性運行電動機，這有助于調(diào)整位置循環(huán)。

在舞臺機應(yīng)用程序中，通常需要在電機的尾軸上安裝單獨的增量編碼器以進行速度調(diào)整，該編碼器常用于位置調(diào)整。對于僅安裝了一個編碼器的低速驅(qū)動軸（如減速機輸出軸的位置），通常不可能完成速度閉環(huán)，只能執(zhí)行大致位置的閉環(huán)。精度和響應(yīng)速度不夠，負荷變化很大。答案是有區(qū)別的。

安裝在電機尾軸上的編碼器通常有小型半套筒式編碼器和通孔式編碼器。根據(jù)實際應(yīng)用程序的情況，這兩種類型的增量編碼器都可以獲得良好的結(jié)果。操作松動或晃動不明顯，均可使用。但是，在將飛輪安裝到電機尾軸上的應(yīng)用程序中，只能選擇通孔編碼器。

3、雙編碼器安裝方法

雙編碼器通常使用增量絕對值和多匝絕對值的組合。還有兩種增量配置方法。設(shè)備的兩個編碼器通常具有不同的功能。其中增量編碼器主要用于速度循環(huán)調(diào)整（大多數(shù)逆變器只支持使用增量編碼器進行速度閉環(huán)，而一些逆變器也支持使用編碼器多。旋轉(zhuǎn)絕對值進行速度循環(huán)調(diào)整）；第二個編碼器用于定位。

為了達到SIL3的安全水平，需要在系統(tǒng)中裝備2個編碼器來比較編碼器。當(dāng)一個編碼器發(fā)生故障時，可以快速判斷機器異常，防止特定編碼器損壞造成危險情況的發(fā)生。

但是，某些應(yīng)用程序（例如，當(dāng)多個電動機驅(qū)動同一個剛性設(shè)備時）采用增量等離子體多渦輪絕對式編碼器的配置方法，多匝絕對式編碼器通常安裝在運行時部分。使用電纜傳感器或安裝到最終驅(qū)動器的運行端，測量最終位置并精確比較多個設(shè)備之間的位置。在這種情況下，如果沒有安裝多匝絕對式編碼器，增量編碼器將繼續(xù)積累錯誤，導(dǎo)致多個驅(qū)動器之間的結(jié)束位置偏移，導(dǎo)致設(shè)備傾斜或不均勻的力等危險情況。

現(xiàn)在有雙輸出編碼器。也就是說，一個編碼器可以輸出增量式和多匝絕對值兩個信號，可以均等地安裝在電機尾部的軸上。安裝過程簡單方便。但是，該設(shè)置方法通常會出現(xiàn)增量輸出信號和多匝絕對值輸出信號同時發(fā)生的問題。例如，由于軸松動，兩個編碼器信號同時出現(xiàn)異常。異常結(jié)束時間。為了避免這些問題，可以使用單獨的編碼器（例如安裝增量編碼器）將兩個編碼器安裝到不同的位置。

在電機的尾軸上，在減速機的軸等上安裝了多匝絕對式編碼器。

三、結(jié)論

在舞臺機械的用途中，關(guān)于編碼器的選擇沒有得出結(jié)論，但一般情況下，使用的編碼器的種類根據(jù)用途而決定。在選定時，不僅要考慮編碼器的性能指標，還要考慮價格和使用環(huán)境。由于安全要求的改善，考慮使用雙編碼器，慢慢地變成趨勢。舞臺機器的趨勢。

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