德國西克值型編碼器ATM60系列

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 巴魯夫帶優選型號電感式標準接近開關

德國西克值型編碼器ATM60系列

運控和傳動設備中的定位測量應用，基本上可以分為距離測量和位置測量兩種類型。

因高速DSP計算芯片的出現及坐標旋轉數字計算機（CORDIC）技術，這種A/D轉換、識別、比較、計算、快速輸出才能夠得以實現，這也是近年磁電值編碼器能高速發展的原因。

　　由于永磁體的磁場基本上變化很小，這種“地圖”識別就是“值”的，這種角度測量方式可即時指示磁鐵的角度位置，其分辯率目前已有達到16位，并能夠以數字化數據輸出信號。

增量式編碼器可從任意起始點開始，通過計算一種物料上圖案的周期性變化率，測量出角度大小。這種測量方法不能從內部產生測量信號的定位值，所以，在所有定位任務在開始前都必須把起始位置初始化到參考點上，不管是在開啟控制系統時，還是在任何 編碼器工作被打斷時，都必須這樣做。

AGV運動控制系統需要得到關于AGV設備的準確的、實時的信息反饋，如AGV位置、舵角度、AGV速度等信息，用以完成機械設備的自動化控制操作，這些信息的提供一般由編碼器完成。編碼器通過光電效應或磁效應原理，將位置、角度、速度等物理量信息轉換為電信號，傳遞給AGV控制系統，由于其轉換精度高、實時響應、安裝連接簡單，使得選擇編碼器成為連接機械部件和AGV電子控制系統的理想選擇。不同AGV廠家采用的編碼器不同，大多數廠家采用值編碼器，也有少數廠家采用增量編碼器。

美國邦納擁有品質優良、種類豐富的增量編碼器和值編碼器產品線，成為許多AGV廠家的供應商。

• 使用增量型編碼器或者單圈值編碼器，的確可以實現多圈位置檢測和記錄功能，但卻是需要依賴于設備系統的正常運行才能夠順利完成的：

• 在使用增量型編碼器進行位置測量時，需要設備的信號輸入系統，基于編碼器側反饋的連續重復脈沖，進行位置計數；

• 當使用單圈值型編碼器處理多圈位置應用時，同樣需要設備系統，在獲取反饋位置編碼的同時，對旋轉圈數進行累加計算；

• 值編碼器信號輸出有并行輸出、串行輸出、總線型輸出、變送一體型輸出。

  　　1.并行輸出：

  　　值編碼器輸出的是多位數碼(格雷碼或純二進制碼)，并行輸出就是在接口上有多點高低電平輸出，以代表數碼的1或0，對于位數不高的編碼器，一般就直接以此形式輸出數碼，可直接進入PLC或上位機的I/O接口，輸出即時，連接簡單。但是并行輸出有如下問題：

  　　1、必須是格雷碼，因為如是純二進制碼，在數據刷新時可能有多位變化，讀數會在短時間里造成錯碼。

  　　2、所有接口必須確保連接好，因為如有個別連接不良點，該點電位始終是0，造成錯碼而無法判斷。

  　　3、傳輸距離不能遠，一般在一兩米，對于復雜環境，有隔離。

  　　4、對于位數較多，要許多芯電纜，并要確保連接優良，由此帶來工程難度，同樣，對于編碼器，要同時有許多節點輸出，增加編碼器的故障損壞率。

  　　2.串行SSI輸出：

  　　串行輸出就是通過約定，在時間上有先后的數據輸出，這種約定稱為通訊規約，其連接的物理形式有RS232、RS422(TTL)、RS485等。

  　　由于值編碼器好的廠家都是在德國，所以串行輸出大部分是與德國的西門子配套的，如SSI同步串行輸出。

  　　SSI接口(RS422模式)，以兩根數據線、兩根時鐘線連接，由接收設備向編碼器發出中斷的時鐘脈沖，的位置值由編碼器與時鐘脈沖同步輸出至接收設備。由接收設備發出時鐘信號觸發,編碼器從高位(MSB)開始輸出與時鐘信號同步的串行信號.

  　　串行輸出連接線少，傳輸距離遠，對于編碼器的保護和可靠性就大大提高了。

  　　一般高位數的編碼器都是用串行輸出的。

  　　磁電值編碼器不僅僅是單圈值，通過增加機械齒輪組同樣可以實現多圈的值測量，而上有些較通用的做法是磁電方法與光學方法在單圈與多圈齒輪組上的混合應用。

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  磁電值編碼器的優缺點：

  優點：非接觸式測量，值信號，不怕干擾、停電。

  　　沒有光學組件，不怕振動、灰塵、潮濕。

  　　溫度范圍寬，可經受高低溫沖擊。

  　　結構簡單，安裝寬容度大。

  　　沒有多碼道，錯碼率低。

  關于你圖里的值編碼器的零點偏移，很好理解。值編碼，是不不斷跳變的量，每旋轉一定角度，比如說0.5度，碼值變化一次。假設你設定的零點是011010010，你旋轉了0.1度，碼值很可能不變化，顯示的零點沒變化，編碼器實際位置卻變化了，這就是“漂移”了。

  增量型編碼器，輸出的是脈沖，通常是非常規律的正弦波或方波。波的周期取決于編碼器精度。AB脈沖相差90度。根據收到的脈沖數，可知編碼器旋轉了多少，從而確定位移或速度；根據接收到的A超前B或者A落后B,即可確定旋轉方向。零脈沖每旋轉一圈輸出一個脈沖，提供了一個基準點。基準點不懂？大概就是參考點初始點之類的意思，比如百米賽跑，總要有個起跑線吧。

• 然而盡管目前磁電值編碼器有些已經達到了16位的高分辨率，但是精度卻無法和光學值編碼器相比，因為永磁體的穩定性，受外界磁場、溫度的變化仍然是存在的，更主要的是，永磁體的材料的特性使N/S分界及磁場分布無法達到很高的精度，而無法與光學刻線精度相比，這就限制了這種磁電編碼器精度的提高，過分提高磁電值編碼器的分辨率也就失去了意義。

  　　磁電值編碼器不僅僅是單圈值，通過增加機械齒輪組同樣可以實現多圈的值測量，而上有些較通用的做法是磁電方法與光學方法在單圈與多圈齒輪組上的混合應用。

  磁電值編碼器的優缺點：

  優點：非接觸式測量，值信號，不怕干擾、停電。

  　　沒有光學組件，不怕振動、灰塵、潮濕。

  　　溫度范圍寬，可經受高低溫沖擊。

  　　結構簡單，安裝寬容度大。

  　　沒有多碼道，錯碼率低。

  缺點：模數轉換，犧牲響應速度。

  　　精度有限。

• 值型編碼器包含單圈值型編碼器(Single-turn absolute encoder)和多圈值型編碼器(Muliti-turn absolute encoder)。單圈值型編碼器可以確定一圈范圍以內的角度，而多圈值型編碼器除了確定一圈范圍以內的角度以外，還可以確定圈數。

  按照檢測工作原理，編碼器可分為光電編碼器(optical encoder)、磁性編碼器(magnetic encoder)以及電感式編碼器(inductive encoder)和電容式編碼器(capacitive encoder)，等等。

  值磁電編碼器是利用霍爾型傳感器對于磁場變化感應而工作的編碼器，也稱為霍爾磁電值編碼器，與光學式值編碼器一樣，為非接觸式值，用于精確測量整個360°范圍內的角度。

  　　霍爾磁電值編碼器工作原理有多種，主要的是如下兩種（如圖）

  磁場周邊感應型：

•  你能多快搞定自己的情緒，就能多快的得到成功，脾氣會趕走運氣。所以，那些貌似心大的人，不過就是能忍。在成為你想要成為的人之前，做好兩件事：活著、忍著。

  測量角度時，編碼器軸轉動，帶動旋轉雙極磁鐵，霍爾元件可以檢測到磁鐵的磁場變化，獲得一個模擬量周期曲線，經過模擬前端的A/D轉換和DSP計算芯片處理而獲得位置變化，如有4個霍爾組件，可獲得對角布置傳感器的差分信號的變化曲線，通過內部芯片的比較，可以更好地去除由于外部磁場、溫度所帶來的偏差，獲得更高的準確度。為實現這一功能，計算芯片采用了坐標旋轉數字計算機（CORDIC）技術，來計算Hall陣列信號的角度和幅值。講的通俗一點，就是磁鐵產生磁場“地圖”，多個磁感應霍爾傳感器識別“地圖”，并感應“地圖”變化，計算出位置（角度）。

• 磁性編碼器采用磁阻或者霍爾元件對磁性材料的角度或者位移值進行測量。同光學檢測原理相比，磁電式檢測原理具有抗振動、抗污染等特點，可應用于傳統的光電編碼器不能適應的領域。

• 按照適用環境，編碼器可以還分為一般工業型，重載型和防爆型等。

   

  按照機械安裝方式，編碼器還可分為實心軸型和空心軸型，其中空心軸型又可分為盲孔型和通孔型。用于伺服反饋的編碼器還常見錐孔型和錐軸型等安裝形式。

   

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• 正余弦波增量型編碼器的輸出一般為1Vpp或者0.5Vpp的正弦波和余弦波，通過計算正余弦的幅值可以精確的細分出微小的角度。

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  按照電氣輸出形式，編碼器可以分為增量型編碼器(incremental encoder)和值型編碼器(absolute encoder)。

  事實上，對于很多傳動和運控設備應用來說，即使是使用增量型編碼器或者單圈值編碼器，也一樣是可以實現所謂的多圈位置檢測和記錄功能的。

   

  這里就非常有必要先來討論一下編碼器的測量應用場景了。

 值編碼器；它的信號輸出能直接反應出360度范圍內的角度，其位置的鑒別是通過輸出信號的幅值或光柵的物理編

編碼器(encoder)是一種用于運動控制的傳感器。它利用光電、電磁、電容或電感等感應原理，檢測物體的機械位置及其變化，并將此信息轉換為電信號后輸出，作為運動控制的反饋，傳遞給各種運動控制裝置。

編碼器的用途

編碼器被廣泛應用于需要精準確定位置及速度的場合，如機床、機器人、電機反饋系統以及測量和控制設備等。

式旋轉編碼器可提供從開啟時刻到斷電時刻之間任何瞬間的*定位數值。它是通過掃描一種編碼材料實現的。這些系統中的所有位置信息是和一個設定好的編碼相關聯的。即便是在系統掉電期間發生的轉動，編碼器也可在再次通電瞬間立即將其轉化成精確的定位數值。

• 單圈 0-16384 之間任意脈沖數都可以設置

• 靈活的可擴展功能性

• 緊湊型外形、直徑小到 36 毫米

• 磁性編碼器

• 根據之前「編碼器的定義、用途和分類」一文所述，增量型與值型編碼器的主要區別在于：

• 旋轉編碼器的應用為廣泛，主要用于測量機械設備的角度、速度或者電機的轉速。

   

• 線性編碼器主要用于測量線性位移，又可以分為拉線編碼器(wire draw encoder)和直線編碼器(line encoder)兩類。

   

• 拉線編碼器是拉線盒(wire draw mechanism)與旋轉編碼器的機械組合，通過拉線盒這種機械裝置將機械設備的直線運動轉化為圓周運動，從而可以使用旋轉編碼器進行測量線性位移。

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• 直線編碼器通常由閱讀器(reader)和測量標尺(measuring ruler)組成，通過檢測閱讀器與測量標尺之間的相對位置，從而計算出機械位置及其

• 增量型編碼器是在機械軸旋轉時，每旋轉經過一個固定的角度間隔，交替輸出一組脈沖編碼；

• 值型編碼器則始終是基于機械軸當前所在的角度，持續輸出其旋轉位置編碼。

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1073987 AFM60E-S4AM01024

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1074139 DFS60B-TFWA01024

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1074150 ARS25-FGS04096

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1074178 AFM60E-TGTA004096

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