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。

AGV运动控制系统需要得到关于AGV设备的准确的、实时的信息反馈，如AGV位置、舵角度、AGV速度等信息，用以完成机械设备的自动化控制操作，这些信息的提供一般由编码器完成。编码器通过光电效应或磁效应原理，将位置、角度、速度等物理量信息转换为电信号，传递给AGV控制系统，由于其转换精度高、实时响应、安装连接简单，使得选择编码器成为连接机械部件和AGV电子控制系统的理想选择。不同AGV厂家采用的编码器不同，大多数厂家采用值编码器，也有少数厂家采用增量编码器。

美国邦纳拥有品质优良、种类丰富的增量编码器和值编码器产品线，成为许多AGV厂家的供应商。

• 使用增量型编码器或者单圈值编码器，的确可以实现多圈位置检测和记录功能，但却是需要依赖于设备系统的正常运行才能够顺利完成的：

• 在使用增量型编码器进行位置测量时，需要设备的信号输入系统，基于编码器侧反馈的连续重复脉冲，进行位置计数；

• 当使用单圈值型编码器处理多圈位置应用时，同样需要设备系统，在获取反馈位置编码的同时，对旋转圈数进行累加计算；

• 值编码器信号输出有并行输出、串行输出、总线型输出、变送一体型输出。

  　　1.并行输出：

  　　值编码器输出的是多位数码(格雷码或纯二进制码)，并行输出就是在接口上有多点高低电平输出，以代表数码的1或0，对于位数不高的编码器，一般就直接以此形式输出数码，可直接进入PLC或上位机的I/O接口，输出即时，连接简单。但是并行输出有如下问题：

  　　1、必须是格雷码，因为如是纯二进制码，在数据刷新时可能有多位变化，读数会在短时间里造成错码。

  　　2、所有接口必须确保连接好，因为如有个别连接不良点，该点电位始终是0，造成错码而无法判断。

  　　3、传输距离不能远，一般在一两米，对于复杂环境，有隔离。

  　　4、对于位数较多，要许多芯电缆，并要确保连接优良，由此带来工程难度，同样，对于编码器，要同时有许多节点输出，增加编码器的故障损坏率。

  　　2.串行SSI输出：

  　　串行输出就是通过约定，在时间上有先后的数据输出，这种约定称为通讯规约，其连接的物理形式有RS232、RS422(TTL)、RS485等。

  　　由于值编码器好的厂家都是在德国，所以串行输出大部分是与德国的西门子配套的，如SSI同步串行输出。

  　　SSI接口(RS422模式)，以两根数据线、两根时钟线连接，由接收设备向编码器发出中断的时钟脉冲，的位置值由编码器与时钟脉冲同步输出至接收设备。由接收设备发出时钟信号触发,编码器从高位(MSB)开始输出与时钟信号同步的串行信号.

  　　串行输出连接线少，传输距离远，对于编码器的保护和可靠性就大大提高了。

  　　一般高位数的编码器都是用串行输出的。

  　　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。

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  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。

  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：

•  你能多快搞定自己的情绪，就能多快的得到成功，脾气会赶走运气。所以，那些貌似心大的人，不过就是能忍。在成为你想要成为的人之前，做好两件事：活着、忍着。

  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。

式旋转编码器可提供从开启时刻到断电时刻之间任何瞬间的*定位数值。它是通过扫描一种编码材料实现的。这些系统中的所有位置信息是和一个设定好的编码相关联的。即便是在系统掉电期间发生的转动，编码器也可在再次通电瞬间立即将其转化成精确的定位数值。

• 单圈 0-16384 之间任意脉冲数都可以设置

• 灵活的可扩展功能性

• 紧凑型外形、直径小到 36 毫米

• 磁性编码器

• 根据之前「编码器的定义、用途和分类」一文所述，增量型与值型编码器的主要区别在于：

• 旋转编码器的应用为广泛，主要用于测量机械设备的角度、速度或者电机的转速。

   

• 线性编码器主要用于测量线性位移，又可以分为拉线编码器(wire draw encoder)和直线编码器(line encoder)两类。

   

• 拉线编码器是拉线盒(wire draw mechanism)与旋转编码器的机械组合，通过拉线盒这种机械装置将机械设备的直线运动转化为圆周运动，从而可以使用旋转编码器进行测量线性位移。

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• 直线编码器通常由阅读器(reader)和测量标尺(measuring ruler)组成，通过检测阅读器与测量标尺之间的相对位置，从而计算出机械位置及其

• 增量型编码器是在机械轴旋转时，每旋转经过一个固定的角度间隔，交替输出一组脉冲编码；

• 值型编码器则始终是基于机械轴当前所在的角度，持续输出其旋转位置编码。

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1074150 ARS25-FGS04096

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1074178 AFM60E-TGTA004096

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1074195 AFS60A-BHIBSALESKITS04

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