Hengstler解析在增量编码器和绝对式编码器之间的如何选择

Hengstler解析在增量编码器和绝对式编码器之间的如何选择

Hengstler编码器可以在各种应用中为运动提供反馈，例如将患者放在磁共振成像机上或以每分钟300瓶的速度灌装饮料。在选择编码器时，用户需要考虑一些重要的应用功能：跟踪线性运动还是旋转运动？使用光电编码器还是磁性编码器？为了成功实现专业应用，亨士乐的用户还应该考虑是选择增量编码器还是绝对式编码器，因为即使使用相同的检测机制，这两种编码器的性能也会有很大差异。为了实现一个成功的应用系统，您需要了解上面提到的两个编码器的所有相关属性，并做出正确的选择。



顾名思义，绝对式编码器可以记录编码器在绝对坐标系中的位置，而增量编码器可以从预定义的起始位置输出编码器的增量变化。Hengstler增量编码器需要使用额外的电子设备（通常是PLC、计数器或变频器）进行脉冲计数并将脉冲数据转换为速度或运动数据，而亨士乐绝对式编码器可以生成可以检测绝对位置的数字信号。总之，增量编码器通常更适合简单、低功耗的应用，而绝对式编码器是更复杂的关键应用的最佳选择，因为这些应用对速度和位置提出了更高的要求。输出类型取决于应用程序。

Hengstler增量编码器

增量编码器移动时，会产生与轴速度（旋转编码器）或移动距离（线性旋转编码器）成比例的二进制脉冲电流。当使用光电编码器时，放置在LED光源和光传感器之间的某种类型的代码盘或线性代码条可以交替地引导或阻挡光束，从而产生模拟信号；然后，一个附加电路（通常是板载ASIC）将模拟信号转换为方波。磁编码器可以使用不同的机制工作，但它们都会旋转磁场，产生电压脉冲或电阻变化，这些变化可以转换为脉冲。

单通道增量编码器只能输出单个脉冲电流，因此它可以提供有限的信息。基于编码器的分辨率，即编码器每次旋转的脉冲数或线性编码器的运动距离（以毫米/英寸为单位），外部电子设备可以对脉冲进行计数，并计算相对于参考坐标（起始位置）的速度或轨迹偏移，以确定编码器位置。单通道设计为单向输送系统等应用提供了卓越的解决方案。

单圈编码器易于使用、坚固耐用且具有成本效益，但有一个重要缺陷，即无法确定运动方向。确定运动方向需要编码器具有更大的功率（通常使用相差90°的双通道设计，以实现通道“a”和通道“B”的独立输出）。由于双通道编码器的信号输出具有2个上升沿和2个下降沿，因此它有时被称为正交编码器。移动方向决定了哪个通道首先达到高水平，从而使处理器能够轻松地监控移动方向（见图1）。操作员可以通过触发一个或两个脉冲通道的前缘和后缘最多四次来提高编码器分辨率。

正交编码器为要求苛刻的复杂应用提供了强健耐用的解决方案。在高振动应用中，亨士乐单圈编码器可能将由相对于设定点的波动产生的脉冲流误解为真实位移，而正交编码器可能检测方向变化并忽略脉冲流或将其滤出作为噪声。

增量编码器还可以包含一个附加通道，即索引通道（或Z通道）。该通道可以为处于特定位置的编码器或线性设备每转产生一个脉冲。Z通道可以在启动时确定特定位置。对于高速应用，Z通道可以简单地显示单个曲线并相应地计算速度。

增量编码器通常只适用于简单的应用，无论控制器是计数器、PLC还是变频器，并且可以直接连接到Hengstler编码器和控制器。

在选择编码器之前，您需要了解以下内容：

1.应用的复杂程度？

2.您需要控制哪些参数（速度、位置、方向）？

如果停电，你能支付返回原来位置的费用吗？

4.您的应用程序需要什么功率级别（每转脉冲数）？

5.编码器如何与系统中的其他电子设备通信？您的系统是否需要通过几种通信协议中的一种进行通信？

6.您的应用是否是成本敏感型应用？

Hengstler绝对值编码器

亨士乐增量编码器的最大缺点是，在系统停电（例如临时停电）的情况下，它们不会跟踪编码器输出的增量变化。

因此，为了提供准确的位置数据，增量编码器必须在启动期间返回到其初始位置。对于输送带每晚关闭，然后每天早上重新启动的应用，增量编码器的返回不会影响应用。然而，在汽车机械臂等应用中，如果在焊接座椅支架时断电，增量编码器会返回其初始位置，并严重损坏产品和机械臂。绝对式编码器是高可靠性应用的理想选择。

与增量编码器不同，绝对式编码器不输出脉冲，而是输出数字信号来指示编码器位置，并将Hengstler编码器位置用作绝对坐标系中的静态参考点。因此，即使在关闭时，绝对式编码器也可以保存其绝对位置条目。重新启动后，系统可以立即重新开始移动，而无需返回到其初始位置。

绝对值型旋转编码器有一个连接到轴上的码盘和一个固定的网格，允许系统为每个提升点生成一个唯一的二进制标识符（线性传感器的工作原理与此类似，为了简单起见，本文将重点介绍旋转编码器）。当代码盘在固定网格上旋转时，系统会定期读取标识符，并将其作为数字多位信号输出。相应的控制器或变频器可以查询编码器以收集位置数据，并可以直接使用这些数据或将其处理成速度信息。

光电编码器的固定栅格交替地具有透明和不透明区域，同样地，在码盘上也有透明和不透明的区域，形成一组码盘圆（码盘通道）和码盘通道上的辐射区域（见图3）；每个代码通道由一对不同的LED光源/传感器读取。代码盘位于固定网格的顶部，通常位于传感器专用集成电路（ASIC）的上部，该集成电路包含检测器矩阵和相关的电子设备。随着编码器的旋转，编码器的透明区域与固定网格上的透明区域周期性地重叠，使得光信号到达检测器并产生脉冲。代码盘上的每个代码轨道对应于输出中的一个比特；如果代码信道的数量是n，则可以生成2n个辐射位置。绝对式编码器的当前标准分辨率是12位或每转4096个位置。此外，某些型号的产品还可以提供22位（4.19 x 106个位置）或更高的分辨率。

磁性编码器的工作原理类似于光电编码器的工作原则。

一些应用包括远距离运动，并且需要多回路代码盘。此时，第二代码盘（或更多）与主代码盘联网，以跟踪主代码盘的转数。在主代码盘的每次旋转之后，第二代码盘被索引。这种设计为索引代码盘的每个圆中的轴的位置分配了一个唯一的坐标，最多4096个圆。

绝对式编码器的应用通常很复杂，需要使用硬件和软件与系统中的其他电子设备（PLC、变频器等）进行交互。

增量编码器与绝对式编码器的区别

没有适合所有应用的Hengstler编码器，您需要根据您的应用要求选择合适的编码器。增量编码器易于集成和维护。对于不太复杂的应用程序，重点是成本。增量编码器是最好的选择。增量编码器通常用于速度或速度监控，例如调整仓库或邮件分拣厂中传送带的线速度。根据应用程序是否需要控制移动方向，您可以决定是使用单通道增量编码器还是正交编码器。

如上所述，绝对式编码器适用于安全至关重要且亨士乐编码器不得返回其初始位置的应用，例如CNC机床中的高性能应用。此外，这种Hengstler编码器类型也是返回起始位置显著增加正常运行时间或应用成本的应用的理想选择。例如，如果DNA测序仪的电源在分析过程中中断了几天，则系统必须可靠地重新启动，而不会损坏精心培养的样品或损害分析结果。当电源恢复时，绝对式编码器支持连续操作。由于绝对式编码器输出数字信号，它可以兼容各种通信协议和总线，包括BiSS、同步串行接口（SSI）、DeviceNet、Profibus、Modbus、CANopen和其他基于以太网的通信协议。

如果没有合适的反馈设备，使用世界上最好的定位组件是毫无意义的。根据应用特性，可以通过选择合适的编码器来实现理想的解决方案。原始设备制造商和机床制造商需要了解增量编码器和绝对式编码器的不同特征，并将其与应用要求进行比较，以便他们能够构建具有所需性能和使用寿命的产品或系统，以进行规划和预算。

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