单圈与多圈编码器

单圈编码器从界定的起始位置测量360°的位移,编码器轴每旋转一圈,输出都是会重复。多圈编码器测量360度范围内的旋转度数,并使用每个位置和转数的唯一字来跟踪编码器轴的总转数。

单圈编码器应用

单圈编码器非常适合测量小于360°旋转的应用,例如测量角度的枢轴点或测量轴的部分旋转。例如,单圈编码器可用于测量门或大门的枢轴点,以确定开口的角度。单圈编码器也可用于测量旋转天线的枢轴点以确定其角度。

单圈绝对编码器也常用于永磁伺服电机,以在启动时提供电机定子相对于转子的位置,以改善转矩控制。虽然电机转多圈,但许多应用不需要跟踪总转数,只需要跟踪一圈内的位置。

多圈编码器

多圈编码器应用

多圈编码器非常适合测量旋转度数和总旋转数的应用。在无法或不经济地使用线性编码器或无法接近旋转枢轴点的情况下,它们也是测量较长直线运动长度的理想选择。例如,沿着大型卫星天线的圆周跟踪运动,测量滑环的旋转或测量井深测井系统的行程。

当应用涉及偏移的协调轴时,多圈编码器也是伺服电机反馈的理想选择。使用单圈编码器,当系统断电并且系统需要归位时,偏移量将丢失。虽然备用电池有助于防止这种情况发生,但如果系统在电源关闭时机械移动(例如,如果操作员手动移动设备),系统仍会丢失位置。使用多圈编码器,可以将偏移位置编程到机器的逻辑中。

例如,如果半导体制造系统在处理大晶片时断电,则重新定位设备并返回到其在纳米范围内的先前位置几乎是不可能的,并且可能导致整个晶片报废。因此,此类应用使用多圈编码器,允许在发生断电时将位置以机械方式保存在编码器上。

多圈编码器技术主要有3种类型:

增量多圈编码器

增量式多圈编码器一些增量编码器在其码盘上包含一个特殊通道,称为索引通道或Z通道。这是具有单个不透明区域的单独通道。码盘每完成一整圈旋转,Z通道就会产生一个脉冲。读出设备可以使用这个脉冲来计算负载的全匝数,并使用向上/向下计数来跟踪部分匝数。

多圈增量式编码器可以监控的全转数仅受读出设备的处理和存储能力的限制,读出设备通常是微处理器。增量多圈编码器的主要缺点是它会在断电时丢失所有信息。为了克服这个限制,可以使用备用电池来保存数据。但是,如果系统在断电后发生机械运动,则系统需要归位,除非编码器侧有备用电池和计数器。

齿轮绝对式多圈编码器

齿轮多圈绝对值编码器最简单的多圈绝对编码器版本包括两个圆盘:一个用于监控±360°,另一个用于监控主码盘的完整旋转。两者通过一个复杂的齿轮系统连接,该系统在主盘的每一次完整旋转中对辅助盘进行分度。

这可以导致系统能够跟踪大量的运动。例如,将10位主盘和10位辅助盘配对可产生一个能够进行1024个旋转位置和1024个整圈的系统。理论上,这些设计可以扩展到大量的次级盘,具体取决于应用的要求

多圈编码器是否比单圈编码器更准确?

多圈编码器在技术上提高了设备的分辨率。但是,根精度仍然由单圈位数决定。在许多应用中,编码器不会限制系统精度,因为单圈装置的精度超过了系统其余部分的机械精度。

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