伺服反馈与普通绝对值旋转编码器的区别

文章来源:锐特步进电机 时间:2020-11-18 09:06:55 浏览:

  伺服电机内置的反馈编码器,本身也属于编码器的一种类型,但它在设备系统中所起到的作用却与普通的旋转编码器极为不同。

  一般的绝对值型编码器的工作环境通常为室内或户外的工业环境,是直接安装在机械设备上的,用来检测机械设备的角度或者位置。

  伺服反馈一般安装于伺服电机内部,用于检测电机转子的角度和相位,是伺服驱动 / 电机系统实现闭环运动控制的重要(反馈)环节。

  这种功能上的差异,使得伺服反馈与普通绝对值旋转编码器在诸多方面都有着不小的差别。

  性能

  分辨率

  绝对值型旋转编码器通常用于检测机械转轴的位置和角度,分辨率要求不高,通常在 10~13 位左右。

  伺服反馈用于检测电机转子的角度和相位,分辨率较高,通常在 17~23 位。

  精度和可重复性

  绝对值型编码器的精度要求一般不高,通常 0.1° 左右。伺服反馈一般精度较高,通常在几十到几百角秒,也就是 0.01° 左右。

  接口

  物理接口

  绝对值型编码器的物理接口常见 RS422, RS485 或者以太网接口,也有少数要求不高的场合采用并口或电流 / 电压模拟量接口。

  伺服反馈的物理接口一般常见 RS485 接口。为了实现过程数据的实时性,也常见 RS485 和正余弦复合接口。

  数字通讯协议

  绝对值型编码器要求的通信速率通常不高,几毫秒甚至几十毫秒都可以接受,通信协议一般采用工业总线(SSI, CANOPEN, PROFIBUS等等)或者工业以太网(EtherCAT, PROFINET, EtherNet/IP 等等)。

  伺服反馈用于伺服电机的位置反馈,通常实时性要求很高,循环周期少则几十微秒,至多百微秒级。伺服反馈的通信协议通常因厂商而异。有开放性接口,如 BISS, HIPERFACE DSL 等;也有专属协议,如 EnDat, HIPERFACE, T-FORMAT等。

  电气参数

  供电电压

  绝对值型编码器的供电电压常见 5V DC 或者 24V DC。

  伺服反馈的供电电压多为 5V DC,也有少数采用宽电压设计,如:HIPERFACE(7 ~ 12 VDC ), EnDat2.2(3.6 ~ 5.25 V DC 或 3.6 ~ 14 V DC)。

  电缆连接

  绝对值型编码器一般采用防护等级较高的电缆出线或接插件设计。

  而伺服反馈通常仅需连接至电机插座,电缆连接或接插件通常防护等级不高,且较短。

  机械参数

  外形尺寸

  绝对值型编码器根据不同的安装条件,通常的外形尺寸(直径)在 60mm 左右。而伺服反馈编码器通常要求较小的外形尺寸,一般在直径 40~50mm 左右。用于 40mm 法兰伺服电机的伺服反馈通常外形尺寸小于 36mm。

  外壳材质

  绝对值型编码器直接安装在机械上,通常需要较坚固的外壳,铝合金或者不锈钢等金属材质较为常见。

  伺服反馈安装于伺服电机内部,外部有伺服电机的外壳作为保护,通常可以采用工程塑料或者合金材质的外壳(利于屏蔽电磁干扰)。

  机械连接

  绝对值型编码器与机械设备的连接通常采用联轴器或者弹簧片的形式,允许的安装偏差通常较大。

  伺服反馈通常采用锥轴或者锥孔的方式与电机轴相连接,同心好,允许转速较高,但允许安装偏差相对较小。

  最高转速

  绝对值型编码器通常用于检测不超过 6,000 RPM 的机械轴转速。

  而伺服电机的转速可高达 9,000 RPM,甚至更高。因此,伺服反馈的转速通常需要高达 12,000 RPM。

  环境参数

  防护等级

  绝对值型编码器通常裸露在工业环境中,要求防护等级较高。通常为 IP65(防尘且防水泼溅),甚至 IP67(防尘且防水浸泡)或更高的防护等级。

  伺服反馈编码器安装在伺服电机内部,有电机外壳的保护,因此一般并不需要有较高的防护等级,通常伺服反馈的防护等级为 IP20 ~ IP40。

  工作温度范围

  绝对值型编码器环境温度要求较高,一般为 -20°C ~ +85°C 左右,特殊场合应用可能低至 -40°C 或高达 +100°C。

  伺服反馈的工作环境为伺服电机内部,由于伺服电机的工作允许温升通常较高(绝缘等级 F 级为 150K,绝缘等级 H 级为 180K),因此要求伺服反馈有较高的工作温度范围,通常需要高达 +110°C ~ +120°C。

  抗振动和冲击能力

  绝对值型编码器的的抗振动和冲击能力通常取决于具体的安装环境,通常一般要求抗振动 10g,抗冲击 100g 以上。

  伺服反馈安装于伺服电机内部,因为需要高速转动或者往复转动,所以对于抗振动性能有较高的要求,通常应具备不低于 20g 抗振动性能。

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