伺服電機編碼器基礎簡(jiǎn)介

伺服電機編碼器是安裝在伺服電機上用來(lái)測量磁極位置和伺服電機轉角及轉速的一種傳感器，從物理介質(zhì)的不同來(lái)分，伺服電機編碼器可以分為光電編碼器和磁電編碼器，另外旋轉變壓器也算一種特殊的伺服編碼器，市場(chǎng)上使用的基本上是光電編碼器，不過(guò)磁電編碼器作為后起之秀，有可靠，價(jià)格便宜，抗污染等特點(diǎn)，有趕超光電編碼器的趨勢。

編碼器類(lèi)型非常多，最常用的是絕對值編碼器、增量編碼器和旋轉變壓器，還有一些更高的通訊編碼器。對于伺服來(lái)講，要想獲得非常高的性能和精度，必須提高編碼器的分辨率，常用的伺服編碼器2000－2500線(xiàn)（脈沖數/轉），但線(xiàn)數越高，編碼器價(jià)格就越貴，所以必須了解控制系統的要求，以選擇最合適的編碼器。

對于增量性編碼器，最為常用，但最大的問(wèn)題是：掉電位置丟失，所以要保持掉電位置，可以采用絕對值編碼器；如果機械振動(dòng)大，則選用光電編碼器就不合適了，這是需采用旋轉變壓器或者磁性編碼器。

編碼器示意圖

伺服電機和編碼器的關(guān)系

伺服驅動(dòng)器和編碼器是構成伺服系統的兩個(gè)必要組成部分，伺服驅動(dòng)器控制部分通過(guò)讀取編碼器獲得：轉子速度，轉子位置和機械位置，可以完成：

●   伺服電機的速度控制

●   伺服電機的轉矩控制

●   機械位置同步跟蹤（多個(gè)傳動(dòng)點(diǎn)）

●   定點(diǎn)停車(chē)

伺服電機和編碼器的關(guān)系圖

光編碼器特點(diǎn)和應用要點(diǎn)

光學(xué)編碼器一直都是運動(dòng)控制應用市場(chǎng)的熱門(mén)選擇。它由LED光源（通常是紅外光源）和光電探測器組成，二者分別位于編碼器碼盤(pán)兩側。碼盤(pán)由塑料或玻璃制成，上面間隔排列著(zhù)一系列透光和不透光的線(xiàn)或槽。碼盤(pán)旋轉時(shí)，LED光路被碼盤(pán)上間隔排列的線(xiàn)或槽阻斷，從而產(chǎn)生兩路典型的方波A和B正交脈沖，可用于確定軸的旋轉和速度。

光編碼器靠旋轉碼盤(pán)和光收發(fā)器配合工作。它們的距離非常近，但又不能接觸。但是在振動(dòng)下和結構的間隙變大的情況下，碼盤(pán)會(huì )和光收發(fā)器碰撞。當光編碼器的運動(dòng)部件互相撞擊后，它們的位置就發(fā)生了變化從而導致精度降低。

光編碼器必須在無(wú)塵的環(huán)境里生產(chǎn)，任何粉塵掉在碼盤(pán)上，光編碼器就失效了。通過(guò)嚴格的密封，通常光編碼器要在軸承，外殼和接線(xiàn)處密封。但是密封非常容易受溫度影響。由于環(huán)境和編碼器自身的發(fā)熱，當溫度高時(shí)編碼器里面的空氣和水汽被排出，當溫度低時(shí)外界的空氣和水汽又被吸入。這些水汽凝結在碼盤(pán)上直接導致光編碼器的失效。

光編碼器示意圖

磁性編碼器的特點(diǎn)和適用場(chǎng)景

磁性編碼器的結構與光學(xué)編碼器類(lèi)似，但它利用的是磁場(chǎng)，而非光束。磁性編碼器使用磁性碼盤(pán)替代帶槽光電碼盤(pán)，磁性碼盤(pán)上帶有間隔排列的磁極，并在一列霍爾效應傳感器或磁阻傳感器上旋轉。碼盤(pán)的任何轉動(dòng)都會(huì )使這些傳感器產(chǎn)生響應，而產(chǎn)生的信號將傳輸至信號調理前端電路以確定軸的位置。相較于光學(xué)編碼器，磁性編碼器的優(yōu)勢在于更耐用、抗振和抗沖擊。而且，在遇到灰塵、污垢和油漬等污染物的情況下，光學(xué)編碼器的性能會(huì )大打折扣，磁性編碼器卻不受影響，因此非常適合惡劣環(huán)境應用。

不過(guò)，電機（尤其是步進(jìn)電機）產(chǎn)生的電磁干擾會(huì )對磁性編碼器造成極大的影響，并且溫度變化也會(huì )使其產(chǎn)生位置漂移。此外，磁性編碼器的分辨率和精度相對較低。

另外，磁性編碼器響應速度較慢，不能勝任高速運動(dòng)負載的位置反饋。因此，磁性編碼器適用于如下應用場(chǎng)景：

a. 定位精度要求不高的點(diǎn)對點(diǎn)往復定位，例如物料搬運，物料分揀，大型設備定位控制，一般機器人定位。

b. 速度波動(dòng)要求不高的連續運轉，例如AGV車(chē)輪，輸送帶傳輸，變頻電機反饋。

c. 單向高速運行，例如電主軸。

d. 負載慣量比較小的運動(dòng)控制場(chǎng)景。

e. 步進(jìn)電機和無(wú)刷電機的反饋。

磁性編碼器示意圖