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      如何選擇編碼器?

      2023年10月23日 08:54:48人氣:1080來(lái)源:上海精浦機(jī)電有限公司

        在工程機(jī)械、建材機(jī)械、礦山機(jī)械、工程車輛及冶金、水利、港口機(jī)械等大型重型設(shè)備中,可靠性與安全第一的概念在控制中越來(lái)越重要,出于安全的要求,編碼器信號(hào)的可靠反饋直接涉及到控制安全可靠,而不可靠不合適的編碼器選型,會(huì)導(dǎo)致設(shè)備調(diào)試、維修人員不斷地去現(xiàn)場(chǎng)服務(wù),造成調(diào)試維修工程師人工成本上漲,現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)工程師不夠用的窘境。
       
        這些設(shè)備的環(huán)境特殊性,決定了這些編碼器及傳輸?shù)倪x擇的特殊性:
       
        1、現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜的工作環(huán)境,變頻器、大電機(jī)及高低壓電源系統(tǒng),信號(hào)電纜常常與動(dòng)力線一同布排,現(xiàn)場(chǎng)的電氣干擾很嚴(yán)重。
       
        2、有些設(shè)備移動(dòng)性,長(zhǎng)移動(dòng)距離,接地困難。
       
        3、信號(hào)傳遞距離要求遠(yuǎn),信號(hào)數(shù)據(jù)的安全可靠性要求高。
       
        4、信號(hào)傳遞實(shí)時(shí)性高,可靠,以保證更安全的控制反應(yīng)。
       
        5、很多是戶外使用,或惡劣環(huán)境下使用,對(duì)產(chǎn)品的工業(yè)等級(jí)的要求。
       
        因此,編碼器的選型正確與否對(duì)于在重型機(jī)械設(shè)備中的使用非常關(guān)鍵。
       
        編碼器選型需要確定哪些內(nèi)容?
       
        首先是確定選擇的編碼器是作為速度閉環(huán)控制還是位置閉環(huán)控制,一般速度閉環(huán)控制選用增量編碼器,而位置閉環(huán)控制應(yīng)盡量選用絕對(duì)值編碼器,尤其是盡量選用內(nèi)部沒(méi)有計(jì)數(shù)器的絕對(duì)值機(jī)械真多圈編碼器,有計(jì)數(shù)器的怕干擾,例如移動(dòng)式車輛中的火花塞、電磁剎車、喇叭線圈等都是干擾源。
       
        其次,如果是選用增量編碼器,需要考慮以下幾個(gè)重要參數(shù):
       
        編碼器的工業(yè)等級(jí)選擇:
       
        標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)級(jí):在大型重型機(jī)械等設(shè)備中,編碼器應(yīng)選擇此等級(jí),各種標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)環(huán)境設(shè)計(jì),可適用于絕大部分的工況。需要提示的是,目前中國(guó)市場(chǎng)的很多日系品牌編碼器都是經(jīng)濟(jì)級(jí)別的,不太適合在此類別大重型機(jī)械上使用,包括一些歐系進(jìn)口品牌的編碼器等級(jí)也達(dá)不到大、重型機(jī)械上的要求。
       
        符合大、重型機(jī)械使用的編碼器選型標(biāo)準(zhǔn),其重要指標(biāo)如下:
       
        溫度等級(jí):工作溫度一般要求為零下20度~70度。在戶外條件下(沒(méi)有空調(diào)環(huán)境下)使用的應(yīng)該為零下25度~80度以上的。寬的溫度范圍不僅僅是可適用于這些極限溫度范圍,而且抗溫度沖擊波動(dòng)的能力好。有些用戶以為使用的環(huán)境到不了這些溫度極限范圍,60度就夠了,但他們忽視了開機(jī)關(guān)機(jī)等溫度沖擊波動(dòng)及長(zhǎng)期連續(xù)使用較高溫度可能對(duì)器件的損壞。以及在夏天戶外的(或者沒(méi)有空調(diào)的)環(huán)境下使用,編碼器內(nèi)部功耗增大散熱差的溫度正反饋效應(yīng),而此時(shí)遇到干擾來(lái)時(shí),功耗電流都對(duì)付干擾去了,設(shè)計(jì)量不夠抗干擾就會(huì)變得很差,而可靠性大大下降。零下25度——80度溫度范圍是可能戶外條件(沒(méi)有空調(diào)的環(huán)境下)的保證。
       
        IP防護(hù)等級(jí):編碼器的防護(hù)其實(shí)是分兩部分,轉(zhuǎn)軸與外殼電氣部分,轉(zhuǎn)軸由于是旋轉(zhuǎn)的,防水較難做,一般工業(yè)級(jí)的在IP64以上,如果要達(dá)到IP66以上,需要有特殊工藝,大部分在IP66以上的軸都轉(zhuǎn)起來(lái)很重的;而外殼電氣部分必然是IP65以上。反應(yīng)在防護(hù)等級(jí)上的機(jī)械設(shè)計(jì),往往是轉(zhuǎn)軸是雙軸承結(jié)構(gòu),而外殼的封裝往往不依賴于外圓螺絲固定,而是一次擠壓+O型密封圈的密封封裝。(在編碼器的外殼外徑上看不到三個(gè)螺絲固定,如有三個(gè)螺絲固定,由于螺絲的頂入,而造成外圓輕微變形而不圓,影響密封性能)。有些用戶以為工作環(huán)境沒(méi)有塵、水汽的問(wèn)題,怎么還會(huì)損壞呢?其實(shí)編碼器在工作與停機(jī)的變化中,由于熱脹冷縮的溫差而造成內(nèi)外氣壓差,防護(hù)等級(jí)差的編碼器(包括其他傳感器),會(huì)產(chǎn)生“呼吸性”水汽,由于壓差水汽吸入編碼器,因時(shí)間的積累而損壞編碼器。
       
        電磁兼容性等級(jí):電磁兼容性EMC一般要達(dá)到二級(jí)以上,包括浪涌、快速脈沖群、靜電等標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試,這些指標(biāo),關(guān)系到編碼器在復(fù)雜電氣環(huán)境下的穩(wěn)定工作。
       
        電源等級(jí):一般為寬電源,如10~30Vdc,帶極性短路保護(hù)。(有些單機(jī)儀表等級(jí)的為5Vdc±10%)。很多工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)電源會(huì)有短瞬間的不穩(wěn)定,寬電源很重要,確保編碼器工作不受影響。
       
        電氣保護(hù)等級(jí):盡量選擇有電源極性保護(hù)、信號(hào)短路保護(hù)的有保護(hù)等級(jí)的編碼器,可避免工程及檢修中的接錯(cuò)線、偶發(fā)事故而損壞編碼器。
       
        振動(dòng)沖擊等級(jí): 雙軸承結(jié)構(gòu),軸承可承受較高的振動(dòng)、沖擊,標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)級(jí)的編碼器振動(dòng)等級(jí)10g,(有些可達(dá)20g),抗沖擊等級(jí)100g。
       
        內(nèi)部零件等級(jí):內(nèi)部零件往往集成化、模塊化高,線路板貼片式焊接,三防處理。這需要了解供應(yīng)商的誠(chéng)信度、廠家的品質(zhì)管理積累年限  增量編碼器信號(hào)輸出形式,要推薦選用HTL-G6信號(hào)輸出 在這些設(shè)備應(yīng)用中,5V長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)的信號(hào)電壓偏低,不利遠(yuǎn)傳且較易損壞;集電極開路輸出NPN或PNP信號(hào),與PLC的兼容性有局限性,負(fù)載能力低(20mA)也較易損壞,傳輸距離短(20-50米)。應(yīng)選擇推挽式輸出的形式,兼容PLC的PNP型或NPN型的輸入端口,信號(hào)電壓高(10—30V)適于遠(yuǎn)傳(100米),負(fù)載能力強(qiáng)(每通道50mA以上),絕大部分的歐系變頻器與PLC都接收這類信號(hào)。
       
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