怎么选择合适的编码器

一、使用环境:

1、设备周边环境:

粉尘环境不适合光电编码器;

强振动环境不适合光电编码器;

强磁环境不适合磁电编码器。

2、防护等级:

如果轴在旋转时有淋雨或者淋水的情况,需要选高防护等级或者对编码器加强防护。

通常外壳及出线处防护等级高,转轴及轴承处防护等级低,即便线路板做了防水处理,轴承长时间泡在污水中也会影响轴承寿命。

防护等级多以IP后跟随两个数字来表述,数字用来明确防护的等级。
第一位数字表明设备抗微尘的范围,或者是人们在密封环境中免受危害的程度。代表防止固体异物进入的等级,最高级别是6。
第二位数字表明设备防水的程度。代表防止进水的等级,最高级别是8。
*源自百度百科
另:
有些机构的IP防护测试虽然被CNAS认可,但对编码器并不了解;其在对编码器进行测试的时候,编码器的轴端并没有旋转,而是静止不动的;但旋转编码器的工作状态是需要旋转的;因此有些编码器的防护等级并不能等同实际工作状态下所能达到的防护等级,还是需要对编码器进行一定的防护。
附国外某品牌的防护等级说明:
由于外壳的多种生产加工工艺,通常外壳的防护等级更容易做好,一般外壳的防护等级≥轴端的防护等级。
附国外某品牌的防护等级说明:

3、工作温度:

商用温度:0℃~70℃。

常规温度:-25℃~+85℃。

工业温度:-40℃~+85℃。

车规级温度:-40℃~+125℃。

军工级温度:-55℃~+150℃。

二、编码器的尺寸及安装方式

1、编码器的安装方式:

实心轴,盲孔,全空心还是分体或离轴安装。

如果转速达10KRPM,建议使用分体或离轴安装方式,没有轴承摩擦。常规轴承高速旋转时发热,严重减少轴承寿命。

2、编码器的尺寸:

38,还是58尺寸。

3、轴的尺寸:

Ø6,Ø8,Ø10或其他。

4、止口尺寸

20mm,30mm,36mm。

5、安装丝孔分度圆尺寸

28mm,30mm,40mm,48mm。

三、编码器的类型

1、增量编码器

1.1  根据上位机的接口类型选择输出方式,有的PLC只支持差分接口,有的支持NPN接口。

例:可参考增量编码器输出方式应用案例

西门子PLC S7-200不扩展的情况下,本身支持NPN、PNP、和推挽输出方式。

倍福的EL5101模块只支持RS422差分、TTL或NPN集电极。

如果现场有电磁干扰的情况,建议使用RS422长线差分输出接口编码器。

1.2  根据传输距离选择编码器输出方式:

如果长距离传输信号,则优先选择RS422接口长线差分输出。

RS-422理论的最大传输距离为约1200米,(10kbps)

1.3  根据供电电源选择匹配的工作电压:

5VDC或8-30VDC,

编码器的输入电压和输出方式无直关系。

如果电源的电缆线较长(15米或更长),建议选用8-30VDC供电;。

电缆线有阻值,如果电缆线过长则阻值会比较大,电缆线上会有压降,如果使用5V供电,可能导致编码器线路板上实际输入的电压过低而不能正常工作。

2、绝对值编码器

2.1根据测量需求,选用多圈绝对值或单圈绝对值编码器。

测量范围不超过360°,选用单圈绝对值编码器;反之则选多圈绝对值编码器。

2.2  根据上位机的接口类型选择编码器的输出方式。

总线式接口:Modbus-RTU,CANopen等;

点对点:SSI,BISS-C等;

模拟量接口:4~20mA,0~10V等。

2.3  根据通讯速率要求选择编码器的输出方式。

SSI和BISS最高时钟频率可以达到5Mbps。

如果使用SSI编码器:假设编码器的分辨率是12/13,每次读取数据帧的时间间隔要20us,上位机采用的时钟频率为1Mbps(完成一次数据读取时间约26us),每隔100us读取一次数据,则1S可读取10K次数据。

Modbus-RTU编码器,采用9600bps,偶校验,完成一次数据读取则需要24ms。

编码器旋转速度越快,需要上位机的数据采集速度就越快;否则,当读取到位置数据时,已经偏离了很远。

四、编码器的分辨率与精度

1、根据需求选择编码器的分辨率。

1.1  要识别0.1°,则选择3600以上分辨率。

360/0.1=3600

1.2  拉绳编码器,假设轮毂周长为150mm,要识别0.15mm,则选用1000以上分辨率。

150/0.15=1000

2、根据需求选择编码器的精度。

旋转编码器的精度

一般来说,编码器的重复精度都会很高,但绝对精度有差别。

如果绝对精度是±0.1°,那么不管分辨率是65536还是4096,和实际值的最大偏差都是±0.1°。

拉绳编码器的精度

假设使用的编码器的精度为±0.1°,拉绳编码器的轮毂周长分别为200mm和100mm,则两只拉绳编码器的精度分别为:

200*0.1/360≈0.0556mm,

100*0.1/360≈0.0278mm.

使用绝对精度相同的编码器,轮毂周长越小,则精度越高。

轮毂周长小,不适合测量长距离,距离过长会导致钢丝绳有叠加,产生偏差。

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