新一代位置编码器进行超慢速运动控制
位置编码器在许多运动控制应用中起着至关重要的作用,包括:-工业测试和测量-自动化-安全系统-监控系统。“运动控制”这个术语通常给人的印象是一个方向和速度迅速变化的高速系统。而高速动态运动控制应用面临技术挑战,但这也适用于低速。
在现代应用中,高变焦光学系统聚焦20公里外的目标是很常见的。当目标移动时,视野受到限制,所以如果目标跟踪不流畅,就会从视野中消失。例如,如果目标在20公里范围内以20公里/小时的速度移动,那么总转速为0.05转/分,这是一个超慢的速度。
为了保证目标在视野内,当目标的速度和方向发生变化时,需要建立并保持较慢的速度。为了管理视野中的中心位置(相当于20公里内的0.3m),需要有一个大于或等于200k的编码点-或一个18位编码位置。
一、传统的高分辨率位置编码器
传统技术是在系统电机上使用位置编码器,并通过连接到电机的减速齿轮箱增加每转的计数。这也意味着更大的间隙和响应更慢的伺服系统。这种类型的系统将具有有限的动态范围,并且无法在1公里或更短的距离内跟踪快速移动的物体,因为它缺乏更快旋转速度所需的性能。
多速旋转变压器、精密光学或电容编码器传统上提供高分辨率(18位)位置感测。精密旋转变压器价格昂贵,并且由于其体积、重量和精密安装公差而经常出现包装问题。
同样,高分辨率光学环或电容式编码器也很昂贵,并且需要精确的机械安装。与通常非常坚固的旋转变压器不同,光学编码器使用玻璃刻度,因此对冲击或振动的弹性有限。另外,它们的工作温度是有限的。光学和电容设备会因异物(例如灰尘或冷凝物)而存在可靠性问题。高精度光学设备特别容易受到异物的影响,因为它们使用精细的光栅来实现每转的高计数。
二、新一代电感式位置编码器
现代方法是在齿轮箱的输出轴上使用高分辨率位置编码器。这有助于避免齿隙效应,同时最大限度地提高伺服的动态性能。这种类型的方法最近才被使用,因为高分辨率编码器曾经更昂贵。
大多数传统的高分辨率位置传感技术都有局限性,因此设计工程师正在转向一种新型传感器。这些传感器可被视为新一代感应编码器,可提供高达每转400万次计数(22位)的高分辨率测量。倍加福电感式编码器使用与旋转变压器相同的基本物理原理,这使它们能够在恶劣的操作环境中提供高分辨率、非接触式测量。在肮脏或潮湿的条件下工作,设计工程师可以去除保护光学或电容式编码器所需的密封件、衬套或O形圈。
与旋转变压器中的传统绕线变压器结构不同,编码器使用印刷电路作为其主要组件。这在形状因数、低轴向高度和大孔径方面提供了进一步的优势。该设计使电缆、轴和管道可以轻松穿过传感器的中间。位置编码器提供简单的电气接口,具有直流电源和绝对数字输出。