再论多圈编码器的机械多圈和电子多圈之分 点击:2714 | 回复:23



alminyin

    
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发表于:2018-05-18 21:33:45
楼主

这几天远在德国的汉诺威工业展正在热火朝天,我们特意去德国看这个展会,并逐个拜访了国外的编码器厂家展台,其中两个展台印象深刻。一个是TR展台,他们展示的绝对值多圈编码器上都贴有标签:no countno battery . absolute。我询问了TR的德国工程师这个标签的意思,他向我解释说因为市场上有COUNT”的电子多圈计数器的编码器,那不是绝对值的,这个标签以示区别。而另一个编码器品牌POSITAL的展台上展示的齿轮箱多圈绝对值编码器,更是拿一个透明的外壳来展露其中的齿轮箱,里面没有用计数器的absolute。其他编码器厂家也有切开编码器外壳,展示里面没有电池没有用计数器,而有齿轮箱的。很明显,在德国汉诺威展会上,编码器厂家共同表达了一层意思,机械式绝对值编码器才是真绝对值编码器。

 

但是,为什么到了中国市场的宣传上,这种电子计数器多圈编码器就会叫上“多圈绝对值编码器”广而宣传并销售呢?

 





alminyin

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发表于:2018-05-18 21:49:02
1楼

增量编码器内部的编码数据其实及其有限,只有 2位数据编码,增量编码器其积累的较大数据是由一个计数过程(时轴上外加码)来实现的。 它是个半码半成品,要由后面时间可能发生的故事而获得另一半的数据码。

 

 

alminyin

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发表于:2018-05-18 21:51:27
2楼

伪绝对编码器内部的编码数据其实仍然有限,只有单圈绝对值码的半码数据,多圈计数器积累的较大数据是由另一半的用计数器完成,后面时间可能发生的故事,可能发生在接收设备,也可能发生在已暗藏在编码器内部的计数器,后面什么时间发生什么故事,后面才知道。

既然它并没有全行程的绝对值编码,有增量计数器在其中,也就不能再被叫做“绝对值编码器”了。

 

绝对值编码的定义,全量程内位置编码已经完整的全码,每个码对应每一个位置唯一性。当首次调试零点位置被定义后,全程编码唯一性固化。

没有计数器,没有电池!

除非它就是彻底的不可逆的坏了。

绝对值编码器就是可靠性最高!

 


 



这种可靠性是因为没有计数器!量程内所有编码已全交给你了。

 

而电子多圈有计数器的不是全程唯一性绝对值编码的

有计数器的,就有出错可能的早晚要出错。


奥凯特编码器

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发表于:2018-05-21 08:26:57
3楼

其实各有优点。

alminyin

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发表于:2018-05-21 20:35:37
4楼

1,  计数过程的困扰,计数响应不够与计数被干扰

 

发展中编码器的分辨率越来越高,现场电气设备越来越多,计数器遇到了天花板。

 

在运动中,尤其是高速高分辨率下的计数器响应是有限的。当计数器响应调的过于灵敏,那对于干扰信号也一样的灵敏。对于数据的再处理由于是依赖于运动起来的读数计数,及内部寄存数据的比较两部分数据的整合解码,在速度响应方面是有限的。快速运动中读取及处理、在干扰影响下等各种因素的情况下,两组数据的再处理解码及输出,存在很大出错的可能,而且这种出错一旦出错是无法判断,在时间上及位置上错误一直延续,需要再以其他辅助传感器比较判断纠正。

例如现在的伺服编码器的分辨率已达到了17位(13万个分割度分辨率),我们可以计算一下在转速3000rpm下的计数电子开关频率:

130000 x 3000/60 = 6500000Hz

目不暇接,数不过来。

现在的编码器分辨率要求已越来越高了,现在的编码器使用环境各种电气设备越来越多,各种干扰防不胜防。

再用计数器已力不从心。请用绝对值编码器吧,不用数数的可靠。

 

脉搏太弱,杂音太多,识别不了。

伪绝对值编码器都要解决一个停电后的继续在计数问题,无论是用电池的低功耗工作,还是韦根传感器的“自发电”,很微弱的信号与低功耗的计数,干扰信号稍稍一来就难以判别了,这样的计数错误的累加,使数据跳错发生。其次,在通电与停电过程中,有个工作模式的切换,此时若有干扰发生,也极易出错。

 

例如,风电等较大型设备,或者现场有电磁抱刹的电磁环境下,就不能再使用这类有计数器的电子多圈编码器,而必须选用没有计数器的真绝对值多圈编码器。


alminyin

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发表于:2018-05-21 20:37:56
5楼

2,  存储与采取及起始点丢失的困扰,我在哪?哪里错了?

 

保存与读取也会错,错了还不知道,那就危险了。

 

无论是用电池还是电容还是FeRAM作为计数器寄存数据并保存,在通电与停电、停电到通电的切换中,以及数据的存入取出切换中,保存的数据有可能出错,这种出错是无法判断的,除非用另外一种传感器去比较——信息量不够。这样它仍然需要像用增量编码器那样的开机找零位,去寻找外部辅助传感器,纠正错误。

问题是伪绝对值编码器自身还无从判断什么时候错了,这是它致命伤。

 

其二,在于累加计数的记忆体,这种记忆体因电能有限,或因记忆能量型元器件的问题,例如电池的失电后、电容及威根特效应存储的的容量有限性、存储数据的电容的被干扰耦合数据失真,存储数据再次采集的数据失真、电池的低温失效,电池的高温爆炸、记忆能量体和数据记忆体的寿命,等等各种因素都会影响到其记忆数据及再次采集是否可能失真失效。

 

例如,在启升类的变频器控制中,为防止下滑位置错失的防冲顶和防撞地,必须安装有高度传感器,真绝对值多圈编码器,而严禁使用伪绝对值电子多圈编码器。

 

 

电梯升降机平层

 

3,  使用环境与用户要求的改变与提高,现在开始这样的错你已输不起!

 

多个编码器在一起工作,谁也错不起。

 

如果有较多的电机移动组合在一起工作,每个轴的出错概率加在一起,那其中只要有一轴出错可能性就大大增加,并由于这一个编码器的出错而造成整个流水线的停机,甚至因机械相互不协调而有可能损坏机器。经常的开机找零,停机返回的生产效率大大损失。

例如有步进电机与伺服电机共同协同工作的场合,步进电机就应加装绝对值编码器提供位置给控制器,以避免一个电机位置出错而造成各个电机的不协同动作而机械损坏。


 微信图片_20180426101451.jpg

步进电机加装了齿轮箱绝对值编码器反馈,用于多个步进电机的同步与联动控制。

 

应用介绍:西门子医疗设备的X光机移动体检车


传统的医用X光机,X光发射机与接收机需要医生根据人的身高去做调整,并严格限制X光不可照射到人的头部。这需要现场医生的判断与调整,降低了工作效率。西门子医疗设备的设计人员设计了一种自动化同步控制:在X光发射机装有一个绝对值多圈编码器,和接收机上也装有一个绝对值多圈编码器,这两个编码器由控制器同步读取比较,根据人的身高调整相同的高度、位置同步移动和高度限位,严格限制X光射不会照射到人的头部。这需要高效(两边都无需找零)和安全可靠的数据,必须选用真绝对值多圈编码器。

真实案例:西门子医疗设备、西门子控制器与机械多圈绝对值编码器(代号9600)。

 

有些设备错误一旦发生是动弹不得,一动就是机器受损的灾难。例如两轴同步的连接,一旦其中一轴的出错发生,两轴将会发生绞麻花似的机械损坏。

真绝对值编码器的安装,更适合通过比较两轴以上的位置关系,共同工作而不发生紊乱与损坏设备。

应用介绍:多吊点同步控制,汽车厂冲压


汽车生产过程中,很多冲压零部件的冲压动力是有多个点(电机或液压油缸)冲压与提升,例如双点或者点动力同步,这需要严格的同步控制,如果其中一个编码器与其它编码器的数据比较不同步,必须停机而不能再动,再动就会损坏模具而带来重大损失。

真实案例:西门子控制器S7-12004个机械式绝对值多圈编码器(代号96P0),以profinet连接上海某汽车饰件厂,大众汽车线供应商。

 

4,  用户对绝对值编码器的认知提高了

 

最终用户蒙不得,工业要的是确定性。

 

工业领域与农业的区别,是对于产品的认知是工业的,是标准化的,是可靠性的,是一个确定的东西。很多用户希望用绝对值编码器,就是基于对它可靠性的信任。一般是位置控制的,尤其是高度位置、较长移动距离的位置测量,或者双路、多路位置同步联动控制,我建议尽力使用绝对值编码器。可靠性、确定性。不然一旦有问题,有什么样的损失是不确定的。

 

真实案例:水利闸门自动化项目,出口巴基斯坦,项目指定用绝对值多圈编码器,因供应商无知,将某进口品牌伪绝对值编码器当作了机械式绝对值编码器供应,项目出国到巴基斯坦,调试期间发现数据不稳定跳变,外方拒绝验收和付款,中方人员办出国来回折腾多次,,。

 

 

 

中国国内用户对绝对值编码器的认知在提高,很多用户指定选用“绝对值编码器”就是希望有可靠性保证,当他们越来越多地认识到这种电子多圈计数器的伪绝对编码器并不是真正的绝对值编码器的,是有出错可能的时候,是已经在风电项目上被替换下来上万个伪绝对值编码器的时候,他们是否还会对使用这类编码器的项目信任?是否还能顺利验收并回款?

 

技术一定是在发展中,将来也许会有一款完美的不会犯错的计数器与存储器出现,那是将来。现在还没有!

即使将来会有这样的完美出现,无论如何是电子多圈有计数器的编码器,它也不该与“绝对值编码器”混用同一个名称,这是对最终使用用户的诚信,蒙不得。

 

 

综上所述,含有计数器的编码器都不是全行程完整的编码,需存在计数器补齐后面的编码值,从原理上因为它不是每一个位置绝对编码的,一旦出错,会影响到下一次读数且延续到以后的读数准确性,而这种出错的可能性始终存在,只是在概率上的大小,以体现生产厂家的技术水平。从根源上讲,它不是全码“绝对值编码”的编码器。它的应用需很小心地避开因出错而会造成更大损失的场合。

 

最重要的,是它不可以叫“绝对值编码器”。

 

什么才可以叫“绝对值编码器”?

 

你读,或者不读

它都在那里

每一个位置,每一个编码

静静地等你

计数累加?电池记忆?

没一毛关系

全程唯一编码,衷心无二可靠

这叫“绝对值编码器”


hunterjerry

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发表于:2018-05-24 14:46:25
6楼

这种编码器有MODBUS RTU输出信号的吗?有没有相关资料?

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发表于:2018-05-24 14:46:51
7楼


回复内容:

对: alminyin 伪绝对编码器内部的编码数据其实仍然有限,只有单圈绝对值... 内容的回复!

-------------------------

以前用过伪多圈的,出现过死区

alminyin

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发表于:2018-05-27 17:09:42
8楼


回复内容:

对: hunterjerry 这种编码器有MODBUS RTU输出信号的吗?有没有相... 内容的回复!

-------------------------

有modbusRTU输出信号的,和西门子smart 200PLC是最经济的搭配组合。

alminyin

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发表于:2018-05-30 22:41:57
9楼

今天偶尔在某家网站上看到的产品介绍,关于绝对值多圈的介绍真是前后不搭,自相矛盾,电子多圈的产品就不要打肿脸充胖子了,具体请看图,关心过他们产品的用户一定非常熟悉吧,看出来了吗?


浙江工控小学徒

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发表于:2018-10-10 23:08:48
10楼

回复内容:

对:alminyin 回复内容:对: hunterjerry 这种编码器有MODBUS RTU输出信号的吗?有没有相... 内容的回复!-------------------------有modbusRTU输出信号的,和西门子smart 200PLC是最经济的搭配组合。     内容的回复:

库伯勒kuebler有的。modbus兼容485通讯,也只有多圈。貌似485运行比较慢,多个编码器长距离运行时数据延时。有的客户都不用modbus,反而用并口。

a86892244

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发表于:2018-10-13 09:59:18
11楼

好东西 顶起来!!好好学习学习

NJDSQ

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发表于:2018-12-17 13:47:45
12楼

含有计数器的编码器都不是全行程完整的编码,需存在计数器补齐后面的编码值,从原理上因为它不是每一个位置绝对编码的,一旦出错,会影响到下一次读数且延续到以后的读数准确性,而这种出错的可能性始终存在,只是在概率上的大小,以体现生产厂家的技术水平。

abceol

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发表于:2020-09-29 13:19:00
13楼

感谢分享,

abceol

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发表于:2020-10-23 08:13:53
14楼

很强大,学习一下

Hugo

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15楼

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