如何辨别真伪绝对值编码器?

发布日期:2022-09-05 浏览次数:14


目前市场上商家所宣称的“绝对值多圈编码器”其实有多种内在原理,其中两种实际上并不是完整的全行程绝对值编码。 需要了解它们的使用限制,在哪些场合不能使用它们。

 
  在《几种不同类型的绝对式编码器》中,本文介绍的有两种不是“绝对式编码器”,一种是带计数器电池存储器,另一种是带计数器韦根脉冲微能量存储器。  ,这两款编码器出厂时内部绝对值编码不完整,它们的编码只是单圈绝对值编码,多圈靠用户用计数器累计圈数来获得 更多的增量转 位置编码和记忆它显然是一个增量原理。
 
  认真地说,这种带有内部计数器记忆的方法就是“伪绝对多圈编码器”技术,我们也称之为“电子多圈”技术。 关于这个问题,市场上还有很多争议。 这些电子多圈编码器很多都是进口品牌。 与全行程真绝对值编码的多圈绝对值编码器相比,标识几乎没有区别,一起出售。 由于对进口品牌的信任,很多用户不知道多圈码的绝对值是“真”还是“假”。 但是,由于它们的内部原理不同,它们在不同的情况下使用。 如果用户不清楚不当使用,将会造成不必要的损失。 此外,电子多圈编码器的成本低于齿轮箱真绝对值多圈编码器。 如果不区分,不给用户知情权,一起销售,就是不公平、不正当竞争。
 
  另一方面,由于采用电子多圈计数器和记忆式编码器,与机械齿轮箱式真绝对值多圈编码器相比,齿轮箱传感器组少,成本低,体积小。 小的。 它作为小型伺服电机在编码器上的应用还是被很多用户认可的,尤其是日本的小型伺服电机几乎都是这样的电子多圈编码器。 一年多来,有网友也想了解这两种技术,或者开发这两种电子多圈产品,来问我这两款编码器的原理和比较,哪个更好? 在今年的上海电子展和上海国际工业博览会上,也有芯片模块厂商和编码器厂商同时展示了这两种不同类型的电子多圈编码器。 我也与参展商进行了一些交流。 大家也都在讨论到底是电池内存好还是韦根脉冲微能内存好?
 
一、绝对值编码的定义与意义
 
1、完整的全行程预先编码的唯一性
编码器内部编码已预先有大数据编码,在整个规定的测量行程中,每一个位置是唯一性的编码,在使用后不会再产生新的编码。
 
2、与历史无关
与时间轴无关,无需计数过程,任何时间读取或者不读取都可以根据数据下游指令,可直接一次输出与时间轴无关的编码大数据。
 
3、最大的容错性
无计数过程,无记忆与再读取过程,也就是意味着无需考虑计数起始点、停电、以及停电后是否再有移动,也无需担忧在任何时候的干扰,干扰后是否还能恢复到真实的编码角度信息输出——所有的编码预先编好了,不会再产生新的编码,只与编码器转轴运动位置有关(与是否断电无关),外部的干扰也无法改变原始编码值。
 
二、计数器的电子多圈技术
 
1、一种单圈绝对值编码,多圈增量计数。在360度范围内是绝对值的,超过360度后回零,并以计数器的增减来增加多圈编码器的编码。也就是多圈数据原始编码没有,而是从寄存器里调取并在使用时通过`计数器获得新的编码。
 
2、以时钟表盘举例,这种电子多圈编码器只有一根表针,当经过12点后就回零,在经过12时,数值一下子从最大到最小,电子计数器根据前后两次读取的数值比较(历史关系比较),由大突变为小(下降沿),逻辑判断圈数增加了1;数值的由小突变为大(上升沿),逻辑判断圈数减少了1。计数器寄存。
 
3、由于我们已经清楚,本文题目上这两种伪绝对值多圈属于“电子多圈”计数器性质,不符合上面的第1与第2条,因而不能称为“绝对值编码”,我把它们称为“伪绝对值”。
下面我们对这两种电子多圈技术的比较,重点将是在”容错性” 上的比较。
 
三、电池记忆电子多圈技术的原理及容错性
 
1、读数的可靠性
电池记忆多圈技术主要是光学单圈绝对码盘,可读取两次以确定是否越过过零边界线。 这里光码盘的零点刻线稳定,分界线清晰。 关键是过零边界线前最后一次读数的可靠性和过零边界线后第一次读数的可靠性。 这两个读数之间的逻辑关系是确定圈数是增加、减少还是不变。 零点分界线的稳定性和清晰度以及两次读数的准确性成为了这款计数器容错的最大考虑因素。 当突然断电或有较大干扰时,编码器的位置刚好在或接近零位时,两个读数的比较会产生反向抖动,这个问题会更加突出。
 
2、能源管理问题
断电后能可靠读取单圈光码盘,需要稳定的电池电源为光源和电感式传感器供电。 在长期断电待机状态下,后备电池的电量很快就会耗尽。 因此,该技术需要一种低功耗的配电管理技术,既要保证光源和传感器的稳定供电,又要保持电池节能以保持长期待机,往往采用间歇供电 战略。 电源时间的占空比,电源启动和暂停引起的电源波动对光源和传感器读数的影响,电源占空比与待机时间的权衡,外部之间的切换 电源和内部电池供电,光源和传感器 读数的影响,等等。 比如突然断电,或者上电时的电源管理,由于电源的抖动,零点边界附近的读数会反方向闪烁,容易造成圆的故障 过零边界线的计数判断。
 
3、电池能量的计算
长期待机或电池寿命即将到期时,需要计算判断电池能量,需要更换电池报警,可能会因供电不足导致读取和计圈失败 活力。
 
4、电池本身的问题
 编码器内部的电池容量小,待机时间有限。 引线向外的电池虽然容量大,但引线连接器等发生故障的可能性增加,对抗振环境有影响。 电池不可逆故障和不稳定可逆电源的温度范围。 从目前的数据来看,存储和工作温度不应大于100°C(不可逆故障),可逆高低温参数(电源不稳定)在数据中没有描述。
 
从大多数电池的低温性能较差来看,它们不适合户外场合。 尤其不适合长时间待机和户外(无空调)场合,如开闸、起重和港口机械、工程机械、风电和太阳能(户外场合)等,应避免使用。
日本编码器厂商确实表示这种编码器适用于小型伺服电机、小型机械臂和机器人。 没有规定可以应用于较大的设备和有高低运动、下沉和位置能量变化的闭环情况。
 
四、韦根脉冲微能量记忆多圈技术的原理及容错性
 
重点关注磁电编码器零位的模糊性、韦根自生能量的不确定性、韦根微能量储备的不确定性。
 
1、磁场零点的不确定性:与光电编码器相比,磁电式单圈绝对值编码器的磁场零点位置边界是模糊的,更糟的是不稳定。 例如编码器内部和印刷电路板上电气元件的磁化和退磁,灰尘和金属屑的空间电磁场分布的扰动,外部电磁场的扰动等,在通电状态下, 可以有四个正交的磁电感应消除差动共模干扰,但在断电状态下,仅依靠两个韦根传感器对过零点的感应判断。 一旦停在磁场的零点附近,磁场反向扰动时过零圆计数的逻辑判断在低功耗下的准确性是有问题的。
 
2、韦根自生电流和能量的不确定性:根据能量守恒定律,停电后韦根线产生的能量来自编码器轴的动能。 断电后,轴速度的动能是未知和不确定的。 长时间待机后,反能量是完全依靠韦根自生,还是依靠之前储存的能量? 如果是储能,待机能维持多久? 此类停电后自身产生的电流和能量储备是不确定的,韦根制造商没有给出答案。
 
3、断电后磁场零点附近轻微抖动,动能极其有限。 转换后的韦根微代能量能在每次抖动后达到计数器的工作吗? 如果依靠储存的能量,长期停电后还能维持多久?
 
4、与电池供电不同,韦根微能是否足以保证正确计数,计数错误如何判断、检测和报警? 在这一点上,韦根还不如电池。 如果数据错误,用户无法知道是错误数据,而且因为标榜“无电池,绝对值”,用户对绝对值编码器的信任会继续使用错误数据, 这可能会导致事故的发生。 对于这样的问题,韦根编码器厂商用含糊的“专利技术”来搪塞,却从未给出肯定的答复。 韦根专利技术的哪些受保护内容、保护期限、哪些已经是公共技术不需要专利,信息中均未见。

 

5、新款韦根编码器,据说EMC已经成熟了,上市时间很短,累计数量还不够多。 虽然已经暴露了少量问题,但并没有引起足够的警惕。 据市场未经证实的反馈,韦根多圈编码器发货时,进口编码器在中国市场出货和中间环节,以及中国市场很多项目周期长,停电待机时间长 .  ,大约不到1%的数量编码器在使用过程中被发现存在搭接错误,需要更换。

 
由于存在许多未知的不确定性,因此不建议在可靠性要求较高的场合使用韦根电子多圈编码器。 需要评估去现场检查和更换编码器会因为数据故障造成多大的损失。
尤其不适合长时间待机和户外(无空调)场合,如开闸、起重和港口机械、工程机械、风电和太阳能(户外场合)等,应避免使用。
 
令人担忧的是,由于韦根电子多圈编码器没有电池,中国市场上的歧义往往与机械齿轮箱式真绝对值多圈编码器混在一起,很难区分。 有的商家对于“绝对式多圈编码器”其实有三种可能,用户很难分清:光学齿轮箱多圈绝对式编码器(温度范围85度),光学齿轮箱多圈编码(温度范围70度, 相当于二等产品,在没有空调的室外环境下不可用),磁电韦根电子多圈编码器(在上下级可以变化的场合不可用),这三个同时有销售。 用户在购买时是否知道他们购买的是哪一种? 是否适合自用场合。
 
由于目前市场上“真”“伪”绝对值多圈编码器的不加区分,当你计划采购“绝对值多圈编码器”时,最好向销售商家(厂家)了解一下其内部的多圈原理,是否只是电子多圈而非真绝对值编码(全行程),以判断是否在你的应用场合合适。
 
最后再次放上真绝对值编码的多圈绝对值编码器的意义:
绝对值编码器并不是只是“停电记忆”,
而是 固有的唯一性编码
最大的容错性
最高的可靠性