德国西克值型编码器ATM60系列

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德国西克值型编码器ATM60系列

运控和传动设备中的定位测量应用，基本上可以分为距离测量和位置测量两种类型。

因高速DSP计算芯片的出现及坐标旋转数字计算机（CORDIC）技术，这种A/D转换、识别、比较、计算、快速输出才能够得以实现，这也是近年磁电值编码器能高速发展的原因。

　　由于永磁体的磁场基本上变化很小，这种“地图”识别就是“值”的，这种角度测量方式可即时指示磁铁的角度位置，其分辩率目前已有达到16位，并能够以数字化数据输出信号。

增量式编码器可从任意起始点开始，通过计算一种物料上图案的周期性变化率，测量出角度大小。这种测量方法不能从内部产生测量信号的定位值，所以，在所有定位任务在开始前都必须把起始位置初始化到参考点上，不管是在开启控制系统时，还是在任何 编码器工作被打断时，都必须这样做。

• 而如果要实现对物体（如上图中的 AXIS 0 切刀）的位置测量，就非常有必要考虑使用多圈值型编码器了，因为这将涉及到反馈编码性的问题。

   

  反馈编码的性，指的是编码器在一个特定的旋转周期范围内不会出现重复的信号输出，每个角度的位置编码都是

• 正余弦波增量型编码器的输出一般为1Vpp或者0.5Vpp的正弦波和余弦波，通过计算正余弦的幅值可以精确的细分出微小的角度。

• 值编码器输出的不是脉冲，而是码值，是一串二进制数（或格雷码等），比如单圈9位值编码器，输出的是一串9位的二进制数，编码器旋转一圈，会有2的9次方个不同的数，超出一圈会出现码值重复，所以说测量范围是360度。你所说的根据测量圈数去测定任意角度，那是软件上通过编程实现单圈当多圈使用，不是编码器本身的属性。

  关于你图里的值编码器的零点偏移，很好理解。值编码，是不不断跳变的量，每旋转一定角度，比如说0.5度，码值变化一次。假设你设定的零点是011010010，你旋转了0.1度，码值很可能不变化，显示的零点没变化，编码器实际位置却变化了，这就是“漂移”了。

  增量型编码器，输出的是脉冲，通常是非常规律的正弦波或方波。波的周期取决于编码器精度。AB脉冲相差90度。根据收到的脉冲数，可知编码器旋转了多少，从而确定位移或速度；根据接收到的A超前B或者A落后B,即可确定旋转方向。零脉冲每旋转一圈输出一个脉冲，提供了一个基准点。基准点不懂？大概就是参考点初始点之类的意思，比如百米赛跑，总要有个起跑线吧。

• 然而尽管目前磁电值编码器有些已经达到了16位的高分辨率，但是精度却无法和光学值编码器相比，因为永磁体的稳定性，受外界磁场、温度的变化仍然是存在的，更主要的是，永磁体的材料的特性使N/S分界及磁场分布无法达到很高的精度，而无法与光学刻线精度相比，这就限制了这种磁电编码器精度的提高，过分提高磁电值编码器的分辨率也就失去了意义。

  　　磁电值编码器不仅仅是单圈值，通过增加机械齿轮组同样可以实现多圈的值测量，而上有些较通用的做法是磁电方法与光学方法在单圈与多圈齿轮组上的混合应用。

  磁电值编码器的优缺点：

  优点：非接触式测量，值信号，不怕干扰、停电。

  　　没有光学组件，不怕振动、灰尘、潮湿。

  　　温度范围宽，可经受高低温冲击。

  　　结构简单，安装宽容度大。

  　　没有多码道，错码率低。

  缺点：模数转换，牺牲响应速度。

  　　精度有限。

• 值型编码器包含单圈值型编码器(Single-turn absolute encoder)和多圈值型编码器(Muliti-turn absolute encoder)。单圈值型编码器可以确定一圈范围以内的角度，而多圈值型编码器除了确定一圈范围以内的角度以外，还可以确定圈数。

  按照检测工作原理，编码器可分为光电编码器(optical encoder)、磁性编码器(magnetic encoder)以及电感式编码器(inductive encoder)和电容式编码器(capacitive encoder)，等等。

  值磁电编码器是利用霍尔型传感器对于磁场变化感应而工作的编码器，也称为霍尔磁电值编码器，与光学式值编码器一样，为非接触式值，用于精确测量整个360°范围内的角度。

  　　霍尔磁电值编码器工作原理有多种，主要的是如下两种（如图）

  磁场周边感应型：

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  测量角度时，编码器轴转动，带动旋转双极磁铁，霍尔元件可以检测到磁铁的磁场变化，获得一个模拟量周期曲线，经过模拟前端的A/D转换和DSP计算芯片处理而获得位置变化，如有4个霍尔组件，可获得对角布置传感器的差分信号的变化曲线，通过内部芯片的比较，可以更好地去除由于外部磁场、温度所带来的偏差，获得更高的准确度。为实现这一功能，计算芯片采用了坐标旋转数字计算机（CORDIC）技术，来计算Hall阵列信号的角度和幅值。讲的通俗一点，就是磁铁产生磁场“地图”，多个磁感应霍尔传感器识别“地图”，并感应“地图”变化，计算出位置（角度）。

   

• 磁性编码器采用磁阻或者霍尔元件对磁性材料的角度或者位移值进行测量。同光学检测原理相比，磁电式检测原理具有抗振动、抗污染等特点，可应用于传统的光电编码器不能适应的领域。

• 按照适用环境，编码器可以还分为一般工业型，重载型和防爆型等。

   

  按照机械安装方式，编码器还可分为实心轴型和空心轴型，其中空心轴型又可分为盲孔型和通孔型。用于伺服反馈的编码器还常见锥孔型和锥轴型等安装形式。

   

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• 正余弦波增量型编码器的输出一般为1Vpp或者0.5Vpp的正弦波和余弦波，通过计算正余弦的幅值可以精确的细分出微小的角度。

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  按照电气输出形式，编码器可以分为增量型编码器(incremental encoder)和值型编码器(absolute encoder)。

  事实上，对于很多传动和运控设备应用来说，即使是使用增量型编码器或者单圈值编码器，也一样是可以实现所谓的多圈位置检测和记录功能的。

   

  这里就非常有必要先来讨论一下编码器的测量应用场景了。

 值编码器；它的信号输出能直接反应出360度范围内的角度，其位置的鉴别是通过输出信号的幅值或光栅的物理编

编码器(encoder)是一种用于运动控制的传感器。它利用光电、电磁、电容或电感等感应原理，检测物体的机械位置及其变化，并将此信息转换为电信号后输出，作为运动控制的反馈，传递给各种运动控制装置。

 

编码器的用途

 

编码器被广泛应用于需要精准确定位置及速度的场合，如机床、机器人、电机反馈系统以及测量和控制设备等。