[威科达官网]

CN/ EN
首页 > 新闻中心> 产品动态

旋变编码器怎么选?威科达带您走进“旋变”

2023/04/23 阅读量:602
一键分享:

作为现代运动控制领域的核心单元,伺服系统可以实现高精度的传动定位,使物体的位置、方位、状态等输出能够跟随输入量的任意变化而变化。一套伺服系统性能好不好,主要看四项指标:编码器精度、电机过载能力、最高转速和速度频率响应能力。尤其是编码器的分辨率和精度与运动控制性能有着密切的联系。


旋变编码器怎么选?威科达带您走进“旋变”

在极端环境下,伺服驱动器反馈元件的稳定性、耐用度显得格外重要。旋变编码器因自身优势能应对特殊环境下高精度、高可靠性的运控要求,可以很好解决这类问题。


旋变编码器怎么选?威科达带您走进“旋变”


什么是旋变编码器?

旋变编码器简称“旋变”,是一种输出电压与转子转角保持一定函数关系的感应式微电机,是一种将角位移转换为电信号的位移传感器,是可以检测机械速度和位置的元器件。


旋变编码器的工作原理是什么?


旋变编码器利用变压器原理来解角,由定子和转子组成。其中定子绕组作为变压器的原边,接受励磁电压,转子绕组作为变压器的副边,通过电磁耦合得到感应电压。定子绕组内分别有励磁线圈(如图所示R1-R2)、正弦绕组(如图所示S1-S2)和余弦绕组(如图所示S3-S4)。


旋变编码器怎么选?威科达带您走进“旋变”


当人们使用旋变时,给励磁线圈两端施加励磁电压,得到的波形是正弦波(如下图所示),频率一般是10-20k。


旋变编码器怎么选?威科达带您走进“旋变”


正弦绕组和余弦绕组的两个相位相差90度。当旋变旋转的时候,在S1、S3两端可以得到一个正弦包络线的波形,如下图所示:


旋变编码器怎么选?威科达带您走进“旋变”


在S2、S4两端可以得到一个余弦包络线的波形,如下图所示:


正弦绕组和余弦绕组幅值的比值反正切就是转子的转角,可以计算出相对应的位置,再通过波形还可计算出转子的转速。


旋变编码器如何选型?


在选型或采购旋变编码器时,需要从多方面进行评估才能达到完美结果。威科达建议大家在选型时注意以下三点:


①旋变编码器的尺寸、安装要求


根据电机尺寸大小选择与之相对应的旋变编码器。如果是空心轴电机则需要选择特殊尺寸的旋变编码器。


②极对数


因为同步马达需要换向,所以电机的极对数必须是旋变编码器的整数倍。异步马达则不需要考虑极对数。


③磁组式or绕线式


绕线式旋变应用到的工业场合最高极限速度一般是10000 r/min,如常见的工业设备。如果需要更高细分度则选磁组式旋变,它可以达到30000 r/min,电动汽车一般采用该类旋变编码器。


如果我们做好了旋变编码器的选型,接下来就是安装了。旋变编码器安装有哪些注意事项呢?主要是以下5点:


旋变编码器怎么选?威科达带您走进“旋变”


旋变编码器安装注意事项


1、转子和定子要同心。旋变编码器在安装的时候转子和定子需要同心,如果不同心,检测精度会有误差;


2、远离磁场干扰的环境。旋变编码器靠磁场耦合,有磁场干扰会影响信号精度;


3、使用双绞屏蔽线,屏蔽层要接地,防止信号干扰;


4、差分线及旋变内部阻等阻抗。旋变内阻等阻抗在选旋变编码器的时候就需要提前选择;


5、正弦和余弦信号的接受端尽量高阻。因为在实际使用中,旋变正弦和余弦的绕组没有办法完全等阻抗,所以在信号接收端尽量选择高阻抗的接收端。


旋变编码器怎么选?威科达带您走进“旋变”


为什么选择旋变编码器作为伺服驱动的反馈元件?据威科达冀总工介绍,旋变编码器在低速运行时的精度比光电编码器要更好。编码器的精度由细分度决定,编码器的细分度分为高速细分度和低速细分度。


这里以增量式2500光编和旋变编码器做比较,增量式2500光编在低速状态下小于一个脉冲时,没办法继续做细分,只能用T法来计算时间且只能预估,信号精度自然会比较差。旋变编码器的波形是正弦波,它的细分度由反正切表决定,反正切表做得越细就能实现无限细分。所以,低速状态下旋变编码器的细分度要更好,噪音和抖动比较小,另外定位速度也更快。

此外,旋变编码器还有以下的优缺点。


旋变编码器的优点


1、环境耐受度好


旋变编码器耐震动、耐油污、耐高温、耐腐蚀、防灰尘。具有适应恶劣工作环境的能力,可靠性更好,使用寿命更长。


2、低速性能好


旋变编码器采用锁相环,在低速时可以无限细分,比同样位数光电式编码器拥有更好的细分度。


旋变编码器的缺点


1、必须使用专用解角芯片,如常见的AU6802N1、AD2S1205。


2、旋转编码器细分度依赖A/D芯片的位数,一般会使用12位,细分度会差一些。超过12位的A/D造价较高。


威科达旋转编码器在解角芯片上做了自己的设计,精度可以达到14位,可以广泛应用于电动汽车、军工和注塑机等。


旋变编码器怎么选?威科达带您走进“旋变”

早期的旋变编码器,由于信号处理电路比较复杂、价格比较贵的原因,其应用受到了限制。随着电子工业的发展,电子元器件集成化程度的提高,元器件成本大大降低;另外,信号处理技术的进步,使得旋变编码器的信号处理电路变得简单可靠。威科达自主研发的VEC-VC系列伺服系统支持Modbus、CANopen、EtherCA、Profinet等多种通信协议,信号处理采用软件解码,更加灵活、方便,为旋转变压器提供了更加广阔的施展空间,放大了旋变编码器的性能优势,成为工业运动控制领域的重要选项之一。


旋变编码器怎么选?威科达带您走进“旋变”


威科达实现了旋变编码器研发和应用的独立自主,解决了工业运动控制领域的诸多难点和痛点,为国产旋变编码器的发展做出了重要贡献。旋变编码器对技术的高要求,使得其成为了衡量一家工业运控企业研发、生产和应用实力的重要指标。毫无疑问,威科达属于其中的佼佼者!