Gemple關(guān)于機(jī)械式值真多圈編碼器與電子式編碼器的問答

Gemple關(guān)于機(jī)械式值真多圈編碼器與電子式編碼器的問答

1，什么叫值

“值”是指測(cè)量的位置值不依賴于前次測(cè)量計(jì)數(shù)累加的，對(duì)于測(cè)量原點(diǎn)的的位置值。

其不同于“相對(duì)值”，相對(duì)值是相對(duì)于前次測(cè)量位置的一個(gè)相對(duì)移動(dòng)的位置值，而“值”每一次正常測(cè)量與任何其他測(cè)量關(guān)系無(wú)關(guān)，所以叫“”。

2，什么叫值編碼

值編碼是指在測(cè)量器件（傳感器）內(nèi)部，在測(cè)量量程范圍內(nèi)，所有的機(jī)械位置已經(jīng)預(yù)先與機(jī)械位置原點(diǎn)有的對(duì)應(yīng)關(guān)系的編碼，任何時(shí)候的測(cè)量不需要依賴前次測(cè)量的歷史。即使不移動(dòng)，也可以直接輸出的編碼。

值編碼的根本，是不依賴于移動(dòng)和前次歷史比較即可獲得完整的位置信息，且每一個(gè)位置是的，第二是與前次讀數(shù)（包括各種記憶方式）無(wú)關(guān)，內(nèi)部不需經(jīng)過(guò)計(jì)數(shù)器累加比較。不移動(dòng)位置、不需要知道前次讀數(shù)位置即可測(cè)量并輸出的信號(hào)值。

3，“式”與“值編碼”有什么不同

根本的不同是“式”名稱是側(cè)重于測(cè)量接收設(shè)備，相對(duì)于外部原點(diǎn)位置的“式”位置輸出模式，而“值編碼”是側(cè)重于測(cè)量傳感器內(nèi)部的編碼形式，在其量程范圍內(nèi)部對(duì)于原點(diǎn)位置的所有位置“編碼”。作為《編碼器》應(yīng)以內(nèi)部編碼讀取的原理方式?jīng)Q定其名稱方式。

實(shí)際上依賴于計(jì)數(shù)的，無(wú)論是內(nèi)部電池記憶，還是外部電池，甚至是低功耗的威根應(yīng)計(jì)數(shù)，都是“計(jì)數(shù)”的，就不能再稱為“值編碼”了，只能相對(duì)于測(cè)量接收設(shè)備的“式”。

4，什么是值單圈編碼器？

在360度測(cè)量范圍內(nèi)，其每一個(gè)輸出位置的數(shù)據(jù)編碼在360度單圈內(nèi)是且的，無(wú)需依賴轉(zhuǎn)動(dòng)及前次數(shù)據(jù)而獲得位置信息。在旋轉(zhuǎn)超過(guò)360度后，數(shù)據(jù)又循環(huán)從0開始。

例如上海精浦（GEMPLE）的GAS60系列單圈編碼器

光學(xué)式多碼道值單圈編碼器碼盤形式

單圈值編碼器的位數(shù)是以2的N次方位數(shù)來(lái)表示其分辨位置編碼，8位就有256個(gè)編碼位置，10位是1024，12位4096，13位8192，14位16384，16位65536，目前位數(shù)的是德國(guó)海德漢的25位單圈值編碼器。

5，什么叫值多圈編碼器

值多圈編碼器，就是在其測(cè)量范圍內(nèi)，不僅僅在單圈360度內(nèi)有“值編碼”，而且在超過(guò)360度后仍然有不依賴于計(jì)數(shù)器的多圈數(shù)值的編碼。其一般與鐘表式的分針、時(shí)針原理相似。

多圈值編碼器是以單圈多少位X多圈多少位的方式表示其分辨率和測(cè)量圈數(shù)行程，多圈常用的是4096圈，少量可以達(dá)到16384圈、65536圈（16位），GMX425系列的值多圈編碼器常規(guī)的可以達(dá)到12位4096圈，特殊需要的可以達(dá)到16384圈和65536圈。

6，什么是電子式“式”？

電子式的“式”雖然能夠向外提供的數(shù)據(jù)也是以值相同的形式輸出的，但其內(nèi)部并不是每一個(gè)位置的預(yù)先編碼，它是依賴于編碼器的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以及前次讀數(shù)的記憶保存相比較，獲得的位置信息，類似于磁帶錄音機(jī)或激光CD，必須磁帶旋轉(zhuǎn)或光碟旋轉(zhuǎn)，才能組織采集到完整信息再輸出，這種需要“動(dòng)起來(lái)”或“動(dòng)一小部分”才能獲得類似式信息輸出的，稱為“動(dòng)態(tài)”數(shù)據(jù)掃描式，而有一些依賴于電池、超級(jí)電容記憶數(shù)據(jù)，或者較為先進(jìn)的低或無(wú)功耗威根應(yīng)讀數(shù)并用電容寄存讀數(shù)，這類不需要?jiǎng)悠饋?lái)也能輸出記憶的位置信息的方式，稱為“靜態(tài)”電子式式。

無(wú)論是“靜態(tài)”的還是“動(dòng)態(tài)”的電子式“式”，都已經(jīng)不是內(nèi)部值編碼的方式獲得的位置信息，所以應(yīng)該不能叫“值編碼器”。編碼器的名稱，應(yīng)該由其內(nèi)部的編碼及讀取的方式原理決定，而不是僅僅看輸出信號(hào)相類似。

7，“電子式式”編碼器與“真值編碼”的編碼器比較會(huì)有什么問題？

電子式式編碼器內(nèi)部的工作原理是依賴于運(yùn)動(dòng)起來(lái)讀數(shù)加上前次記憶數(shù)據(jù)相比較，獲得的位置信息，這樣與“真值編碼”器比較，就會(huì)有這三部分出錯(cuò)可能性：

首先是運(yùn)動(dòng)起來(lái)的讀數(shù)計(jì)數(shù)累計(jì)，這個(gè)部分可能會(huì)受到各種內(nèi)部及外部電氣環(huán)境干擾因素的影響或器件小概率失效因素的影響而讀錯(cuò)，它與值編碼不同，值編碼由于位置信息始終存在，即使一次性小概率讀數(shù)失效，并不影響下次的讀數(shù)準(zhǔn)確性。而電子式的通過(guò)讀數(shù)計(jì)數(shù)可能出現(xiàn)的失效，可以影響到下一次的讀數(shù)累計(jì)，這種錯(cuò)誤無(wú)法區(qū)隔判斷，并在時(shí)間上和各個(gè)位置上的信息輸出延續(xù)下去；而在斷電以后的讀數(shù)，是依賴于電池、電容供電，或威根應(yīng)極小的發(fā)電能量存儲(chǔ)供電，因所供電能有限，其抗干擾性更差，并讀數(shù)頻次低，當(dāng)快速旋轉(zhuǎn)編碼器或外部有很大的干擾影響下，很有可能來(lái)不及計(jì)數(shù)累加或受干擾而出現(xiàn)讀數(shù)錯(cuò)誤，并累加延續(xù)。

其二，在于累加計(jì)數(shù)的記憶體，這種記憶體因電能有限，或因記憶能量型元器件的問題，例如電池的失電后、電容及威根應(yīng)存儲(chǔ)的的容量有限性、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的電容的被干擾耦合數(shù)據(jù)失真，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)再次采集的數(shù)據(jù)失真、電池的低溫失效，電池的高溫爆炸、記憶能量體和數(shù)據(jù)記憶體的壽命，等等各種因素都會(huì)影響到其記憶數(shù)據(jù)及再次采集是否可能失真失效。

其三，在于速度響應(yīng)有限并數(shù)據(jù)的再處理解碼輸出，由于是依賴于運(yùn)動(dòng)起來(lái)的讀數(shù)及內(nèi)部寄存數(shù)據(jù)的比較兩部分?jǐn)?shù)據(jù)的整合解碼，在速度響應(yīng)方面有限，進(jìn)位同步處理、快速運(yùn)動(dòng)讀取及處理、干擾影響等各種因素的情況下，兩組數(shù)據(jù)的再處理解碼及輸出，仍然存在出錯(cuò)的可能，而且這種出錯(cuò)一樣是不同于真正編碼的，其一旦出錯(cuò)無(wú)法判斷（或需要再以輔助傳感器比較判斷），而在時(shí)間上及位置上錯(cuò)誤一直延續(xù)。

綜上所述，電子式式編碼器，從原理上因?yàn)樗皇敲恳粋€(gè)位置編碼的，一旦出錯(cuò)，會(huì)影響到下一次讀數(shù)且延續(xù)到以后的讀數(shù)準(zhǔn)確性，而這種出錯(cuò)的可能性始終存在，只是在概率上的大小，以體現(xiàn)生產(chǎn)廠家的技術(shù)水平。從原理上講，它不是“值編碼”的編碼器。它的應(yīng)用應(yīng)極小心的避開因出錯(cuò)而會(huì)造成更大損失的場(chǎng)合，例如安全性監(jiān)控。

8，什么是鐘表齒輪式值多圈編碼器？

旋轉(zhuǎn)單圈值編碼器，以轉(zhuǎn)動(dòng)中測(cè)量光碼盤各碼道刻線，以獲取的一組編碼，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)超過(guò)360度時(shí)，編碼又回到原點(diǎn)，這樣就不符合編碼的原則，這樣的編碼器只能用于旋轉(zhuǎn)范圍360度以內(nèi)的測(cè)量，稱為單圈式編碼器。

真實(shí)多圈值編碼器：編碼器生產(chǎn)廠家運(yùn)用鐘表齒輪機(jī)械的原理，增加了一組機(jī)械齒輪組碼盤，當(dāng)中心碼盤旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)齒輪傳動(dòng)另一組齒輪碼盤（或多組齒輪，多組碼盤），在單圈編碼的基礎(chǔ)上再增加圈數(shù)的編碼，以擴(kuò)大編碼器的測(cè)量范圍，這樣的方式與機(jī)械鐘表的秒、分、時(shí)相像，也稱為編碼器就稱為鐘表齒輪式值多圈編碼器，這種真實(shí)多圈值編碼器，對(duì)于多圈的數(shù)值，同樣是由機(jī)械位置確定編碼，每個(gè)位置編碼不重復(fù)，而無(wú)需記憶。

9，什么是電子式多圈“編碼器”？

單圈碼盤選用了值的原理，例如光學(xué)多碼道的值單圈或磁電式值單圈編碼器，而多圈測(cè)量用電子計(jì)數(shù)累加、寄存的方式，稱為“電子式多圈值編碼器”，但是稱為“值編碼”是不嚴(yán)肅帶有欺騙性的，這是部分值編碼，完整的全行程測(cè)量范圍不能算值編碼了，而是部分增量計(jì)數(shù)的。

電子式多圈值編碼器，有利用上次讀數(shù)寄存判斷圈數(shù)值而不用電池的，停電后移動(dòng)角度有一定的范圍限制；也有內(nèi)置電池或外置電池記錄圈數(shù)的，在電池容量有限的情況下停電記憶圈數(shù)值；目前還有一種是無(wú)電池利用威根德效應(yīng)（無(wú)功耗脈沖發(fā)生及計(jì)數(shù)）記錄圈數(shù)值的，但仍然是屬于電子式多圈編碼器。

電子多圈編碼器仍然存在讀數(shù)、寄存、再讀取的出錯(cuò)可能性，這種可能性一旦出現(xiàn)無(wú)法發(fā)現(xiàn)并彌補(bǔ)，需用其他輔助傳感器比較后修正，另外，電子多圈編碼器在停電后對(duì)于旋轉(zhuǎn)角度及轉(zhuǎn)速有限制。

10，什么是威根德效應(yīng)編碼器？

有一些電子多圈編碼器，其多圈計(jì)圈數(shù)是用威根德效應(yīng)的原理。

在上世紀(jì)60年代,John·Wiegand發(fā)現(xiàn),通過(guò)適當(dāng)處理的磁性金屬絲,內(nèi)芯和外層存在著較大的差異性,在一定的條件下便可產(chǎn)生兩種狀態(tài)的轉(zhuǎn)換.對(duì)此效應(yīng)人們稱之為威根德(Wiegand)效應(yīng),類似于這種特征的絲稱之為威根德絲。用這種絲制成的磁敏傳感器，在經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)的NS變化時(shí)，可產(chǎn)生無(wú)需供電的尖峰脈沖，威根德傳感器具有工作溫度高(可達(dá)200℃),不需要任何外加電源便可輸出較高的脈沖電壓(可達(dá)5~6V),可直接與計(jì)算機(jī)接口.因而在許多場(chǎng)合己得到應(yīng)用。以這種原理制成的傳感器叫“威根德傳感器”，這種傳感器幾乎無(wú)需電源，甚至其產(chǎn)生的尖峰可以用電容存儲(chǔ)，以威根德傳感器內(nèi)部計(jì)數(shù)并尖峰微小能量由電容存儲(chǔ)的編碼器，早在上個(gè)世紀(jì)90年代即產(chǎn)生了產(chǎn)品，但是當(dāng)時(shí)的技術(shù)條件性能很不穩(wěn)定，在近年低功耗電子元器件的出現(xiàn)，使得這個(gè)產(chǎn)品漸漸成熟走向市場(chǎng)，但是它的可靠性有限，目前只能用于計(jì)圈數(shù)，（因計(jì)圈數(shù)次數(shù)少，頻次低，可靠性因素反映出現(xiàn)概率低），而單圈碼盤用值碼盤（例如磁電原理）。

威根德原理的計(jì)數(shù)仍然是屬于電子式多圈編碼器，一樣是有缺陷的，由于“自發(fā)電”產(chǎn)生的信號(hào)較為微弱，較易被周邊電氣噪音干擾，計(jì)數(shù)讀取與寄存仍然有被干擾而出錯(cuò)可能性，且一旦被干擾出錯(cuò)，原始位置丟失無(wú)法找回。須小心用于周邊電氣環(huán)境較為干凈的場(chǎng)合，并不適合用于起重、工程及各種電氣環(huán)境較為復(fù)雜的應(yīng)用中。再如寄存的能量有限，停電后的計(jì)數(shù)抗干擾差，計(jì)數(shù)響應(yīng)不夠快，在停電與通電切換時(shí)抗干擾性差等等。總之，它不是完整的值編碼，不能再叫“值多圈編碼器”了，在國(guó)外的樣本資料中都注明是單圈值，多圈威根德效應(yīng)“電子式”多圈的。如果故意忽略威根德“電子式”的內(nèi)容，就直接叫“值多圈編碼器”，與成本較高而更為可靠的機(jī)械式值編碼器故意混淆，帶有不嚴(yán)肅的商業(yè)欺騙性嫌疑。

11，什么叫全行程多圈值編碼器

在整個(gè)測(cè)量行程中，測(cè)量傳感器編碼器的內(nèi)部是值編碼的。這相對(duì)于有些測(cè)量是部分值編碼部分靠累加計(jì)數(shù)的不同，或者超過(guò)一段行程需要刷新起點(diǎn)重新作為值測(cè)量的不同。因?yàn)辇X輪式值多圈編碼器的的測(cè)量范圍受內(nèi)部機(jī)械齒輪組的限制，值編碼的圈數(shù)值是有限的，比如4096圈（12位），16384圈（14位）等，或者經(jīng)濟(jì)型的64圈、16圈，這種規(guī)定了測(cè)量圈數(shù)值行程，并確認(rèn)在這個(gè)測(cè)量行程內(nèi)是值編碼并使用的，稱為全行程值編碼器。使用全行程多圈編碼需根據(jù)提供的編碼器圈數(shù)在此范圍內(nèi)使用。傳感器超出行程重新從起點(diǎn)循環(huán)使用。

12，值單圈編碼器有哪些？

GEMPLE提供光學(xué)式的和磁電式的值單圈編碼器；

根據(jù)需要，GEMPLE將向市場(chǎng)提供更高光學(xué)式與磁電式混合型值編碼器。

13，值多圈編碼器有哪些？

GEMPLE的多圈值編碼器目前面向市場(chǎng)的都是機(jī)械式全行程值編碼，內(nèi)部無(wú)電子計(jì)數(shù)原理及電池。

（今后GEMPLE根據(jù)市場(chǎng)需要也將提供部分值編碼+電子計(jì)數(shù)的編碼器，但一定會(huì)注明其電子計(jì)數(shù)特征。）

14，什么是智能型編碼器？

智能型編碼器是GEMPLE的發(fā)明，其編碼器內(nèi)置了32位智能芯片MCU，并有一個(gè)設(shè)置軟件Easypro，可連接電腦設(shè)置，一個(gè)智能型編碼器集成了數(shù)字化RS485輸出和模擬量電流4—20mA輸出，針對(duì)編碼器的各種應(yīng)用，比如測(cè)角度、測(cè)長(zhǎng)度、測(cè)速度、電子式凸輪開關(guān)輸出、超速與低速輸出開關(guān)等，都可以通過(guò)智能設(shè)定而直接輸出并應(yīng)用，針對(duì)信號(hào)RS485可以設(shè)定波特率、地址及分辨率，針對(duì)信號(hào)4—20mA可以設(shè)定零點(diǎn)、滿度點(diǎn)、旋轉(zhuǎn)方向，并電流校準(zhǔn)。另外，數(shù)字信號(hào)可以根據(jù)需要轉(zhuǎn)換成各種現(xiàn)場(chǎng)總線、以太網(wǎng)、無(wú)線等等，從此編碼器進(jìn)入了智能化時(shí)代，為工廠設(shè)備智能化管理與物聯(lián)網(wǎng)提供了角度、長(zhǎng)度、速度的傳感器基礎(chǔ)。

Easypro軟件界面

15，什么是值編碼器的模擬信號(hào)輸出

值編碼器內(nèi)部是數(shù)字編碼的，但是輸出可以用數(shù)/模轉(zhuǎn)換（ADC）以模擬量信號(hào)輸出，例如電流的4—20mA或電壓的1—5V。例如GMS412.。LB---單圈值4—20mA輸出；GAX60.。LB，多圈值4—20mA輸出等等。

16，為什么值編碼器的模擬信號(hào)量值不能從“0”開始？

值編碼器的信號(hào)模擬量值不能從0開始，因?yàn)槿绻敵?，無(wú)法判斷信號(hào)是否接通，編碼器是否正常工作，并且0信號(hào)很容易受外部干擾而微動(dòng)，而無(wú)法判斷是位置值在動(dòng)還是干擾影響。因此，電流信號(hào)4—20mA從4mA開始，電壓信號(hào)1-5V從1V開始，0-10V的輸出，位置基點(diǎn)從2V開始。

17，GEMPLE的值編碼器有哪些信號(hào)輸出的值編碼器可選？

其余輸出信號(hào)需求可向GEMPLE了解合作制作。

上海精浦機(jī)電有限公司秉承德國(guó)的值編碼器、值真多圈編碼器技術(shù)，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段就形成“設(shè)計(jì)原理零錯(cuò)設(shè)計(jì)”，以確保在設(shè)計(jì)根本上的“零錯(cuò)”，而確保值編碼器產(chǎn)品的可靠性保障，目前已經(jīng)數(shù)萬(wàn)套在國(guó)內(nèi)外各個(gè)工業(yè)項(xiàng)目中穩(wěn)定可靠地使用超過(guò)5年以上，是品質(zhì)的保證。