如何選擇編碼器？

更新時(shí)間：2023-10-23

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　　在工程機(jī)械、建材機(jī)械、礦山機(jī)械、工程車輛及冶金、水利、港口機(jī)械等大型重型設(shè)備中，可靠性與安全第一的概念在控制中越來越重要，出于安全的要求，編碼器信號(hào)的可靠反饋直接涉及到控制安全可靠，而不可靠不合適的編碼器選型，會(huì)導(dǎo)致設(shè)備調(diào)試、維修人員不斷地去現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)，造成調(diào)試維修工程師人工成本上漲，現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)工程師不夠用的窘境。

　　這些設(shè)備的環(huán)境特殊性，決定了這些編碼器及傳輸?shù)倪x擇的特殊性：

　　1、現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜的工作環(huán)境，變頻器、大電機(jī)及高低壓電源系統(tǒng)，信號(hào)電纜常常與動(dòng)力線一同布排，現(xiàn)場(chǎng)的電氣干擾很嚴(yán)重。

　　2、有些設(shè)備移動(dòng)性，長移動(dòng)距離，接地困難。

　　3、信號(hào)傳遞距離要求遠(yuǎn)，信號(hào)數(shù)據(jù)的安全可靠性要求高。

　　4、信號(hào)傳遞實(shí)時(shí)性高，可靠，以保證更安全的控制反應(yīng)。

　　5、很多是戶外使用，或惡劣環(huán)境下使用，對(duì)產(chǎn)品的工業(yè)等級(jí)的要求。

　　因此，編碼器的選型正確與否對(duì)于在重型機(jī)械設(shè)備中的使用非常關(guān)鍵。

　　編碼器選型需要確定哪些內(nèi)容？

　　首先是確定選擇的編碼器是作為速度閉環(huán)控制還是位置閉環(huán)控制，一般速度閉環(huán)控制選用增量編碼器，而位置閉環(huán)控制應(yīng)盡量選用絕對(duì)值編碼器，尤其是盡量選用內(nèi)部沒有計(jì)數(shù)器的絕對(duì)值機(jī)械真多圈編碼器，有計(jì)數(shù)器的怕干擾，例如移動(dòng)式車輛中的火花塞、電磁剎車、喇叭線圈等都是干擾源。

　　其次，如果是選用增量編碼器，需要考慮以下幾個(gè)重要參數(shù)：

　　編碼器的工業(yè)等級(jí)選擇：

　　標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)級(jí)：在大型重型機(jī)械等設(shè)備中，編碼器應(yīng)選擇此等級(jí)，各種標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)環(huán)境設(shè)計(jì)，可適用于絕大部分的工況。需要提示的是，目前中國市場(chǎng)的很多日系品牌編碼器都是經(jīng)濟(jì)級(jí)別的，不太適合在此類別大重型機(jī)械上使用，包括一些歐系進(jìn)口品牌的編碼器等級(jí)也達(dá)不到大、重型機(jī)械上的要求。

　　符合大、重型機(jī)械使用的編碼器選型標(biāo)準(zhǔn)，其重要指標(biāo)如下：

　　溫度等級(jí)：工作溫度一般要求為零下20度~70度。在戶外條件下(沒有空調(diào)環(huán)境下)使用的應(yīng)該為零下25度~80度以上的。寬的溫度范圍不僅僅是可適用于這些極限溫度范圍，而且抗溫度沖擊波動(dòng)的能力好。有些用戶以為使用的環(huán)境到不了這些溫度極限范圍，60度就夠了，但他們忽視了開機(jī)關(guān)機(jī)等溫度沖擊波動(dòng)及長期連續(xù)使用較高溫度可能對(duì)器件的損壞。以及在夏天戶外的(或者沒有空調(diào)的)環(huán)境下使用，編碼器內(nèi)部功耗增大散熱差的溫度正反饋效應(yīng)，而此時(shí)遇到干擾來時(shí)，功耗電流都對(duì)付干擾去了，設(shè)計(jì)量不夠抗干擾就會(huì)變得很差，而可靠性大大下降。零下25度——80度溫度范圍是可能戶外條件(沒有空調(diào)的環(huán)境下)的保證。

　　IP防護(hù)等級(jí)：編碼器的防護(hù)其實(shí)是分兩部分，轉(zhuǎn)軸與外殼電氣部分，轉(zhuǎn)軸由于是旋轉(zhuǎn)的，防水較難做，一般工業(yè)級(jí)的在IP64以上，如果要達(dá)到IP66以上，需要有特殊工藝，大部分在IP66以上的軸都轉(zhuǎn)起來很重的；而外殼電氣部分必然是IP65以上。反應(yīng)在防護(hù)等級(jí)上的機(jī)械設(shè)計(jì)，往往是轉(zhuǎn)軸是雙軸承結(jié)構(gòu)，而外殼的封裝往往不依賴于外圓螺絲固定，而是一次擠壓+O型密封圈的密封封裝。(在編碼器的外殼外徑上看不到三個(gè)螺絲固定，如有三個(gè)螺絲固定，由于螺絲的頂入，而造成外圓輕微變形而不圓，影響密封性能)。有些用戶以為工作環(huán)境沒有塵、水汽的問題，怎么還會(huì)損壞呢？其實(shí)編碼器在工作與停機(jī)的變化中，由于熱脹冷縮的溫差而造成內(nèi)外氣壓差，防護(hù)等級(jí)差的編碼器(包括其他傳感器)，會(huì)產(chǎn)生“呼吸性”水汽，由于壓差水汽吸入編碼器，因時(shí)間的積累而損壞編碼器。

　　電磁兼容性等級(jí)：電磁兼容性EMC一般要達(dá)到二級(jí)以上，包括浪涌、快速脈沖群、靜電等標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試，這些指標(biāo)，關(guān)系到編碼器在復(fù)雜電氣環(huán)境下的穩(wěn)定工作。

　　電源等級(jí)：一般為寬電源，如10~30Vdc，帶極性短路保護(hù)。(有些單機(jī)儀表等級(jí)的為5Vdc±10%)。很多工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)電源會(huì)有短瞬間的不穩(wěn)定，寬電源很重要，確保編碼器工作不受影響。

　　電氣保護(hù)等級(jí)：盡量選擇有電源極性保護(hù)、信號(hào)短路保護(hù)的有保護(hù)等級(jí)的編碼器，可避免工程及檢修中的接錯(cuò)線、偶發(fā)事故而損壞編碼器。

　　振動(dòng)沖擊等級(jí): 雙軸承結(jié)構(gòu)，軸承可承受較高的振動(dòng)、沖擊，標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)級(jí)的編碼器振動(dòng)等級(jí)10g，(有些可達(dá)20g)，抗沖擊等級(jí)100g。

　　內(nèi)部零件等級(jí)：內(nèi)部零件往往集成化、模塊化高，線路板貼片式焊接，三防處理。這需要了解供應(yīng)商的誠信度、廠家的品質(zhì)管理積累年限增量編碼器信號(hào)輸出形式，要推薦選用HTL-G6信號(hào)輸出在這些設(shè)備應(yīng)用中，5V長線驅(qū)動(dòng)的信號(hào)電壓偏低，不利遠(yuǎn)傳且較易損壞；集電極開路輸出NPN或PNP信號(hào)，與PLC的兼容性有局限性，負(fù)載能力低(20mA)也較易損壞,傳輸距離短(20-50米)。應(yīng)選擇推挽式輸出的形式，兼容PLC的PNP型或NPN型的輸入端口，信號(hào)電壓高(10—30V)適于遠(yuǎn)傳(100米)，負(fù)載能力強(qiáng)(每通道50mA以上)，絕大部分的歐系變頻器與PLC都接收這類信號(hào)。