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Hengstler编码器选择正确的编码器输出

文章出处:德伍拓 责任编辑:admin 人气:48 发表时间:2021-04-08 15:20 【   

当今世界自动化技术日新月异。为选择合适的编码器,设计工程师必须考虑大量影响因素。增量式还是绝对式输出、分辨率,当然还有外形,这三个关键参数是几乎所有工程师公认最重要的设计因素。但是,在许多应用中选择合适的输出芯片或 驱动 也同等重要。在特定应用中使用不合理的编码器输出,最轻也会导致机器性能不可靠,造成诸如误操作、产量减少或生产效率降低等后果。

种类繁多的选择

目前市场上的许多编码器都是高度可配置的,所以仅按厂家挑选产品似乎还不能解决问题。分辨率、轴尺寸、密封选项和连接器版本所有这些,设计工程师们都要谨慎选择。输出类型也同样很重要。本文将重点介绍一些典型应用和常用的输出类型。

应用考虑要素

噪声和电缆长度是选择合适编码器时两个最重要的应用考虑要素,很多情况下两者息息相关。电缆本身就是接收噪声的 天线 ,电缆越长,天线越大,噪声自然就越高。这种情况下,使用何种电缆对于系统能否正常运行至关重要。带屏蔽层的双绞线是最低要求,最好能使用低电容型电缆。质量好的电缆往往具有较低的单位电容额定值,有助于确保编码器发出的方波脉冲的波形在被控制器接收时不会变成 锯齿状 。另一个考虑要素是电流损耗。在电池供电应用中电池续航能力是关键指标,所以大电流线路驱动器往往很快就会成为了一种负担。但是许多电池供电系统都是为移动应用而设计,所以许多情况下电缆长度都以英寸计算而非英尺,此时也许用不到大电流线路驱动器。当然,如果控制器不能接收所选的编码器输出,那么所有这些考虑要素都是空谈。如果电机驱动器带有差分线路接收器,那么即使电缆只有数英尺长,选择集电极开路输出的编码器就没有意义了。

Hengstler编码器选择正确的编码器输出

集电极开路

对于增量编码器,最常见和最简单的输出方式就是集电极开路输出。就像它名字一样,输出三极管的集电极(编码器内部)是悬空的,所以必须使用一个上拉电阻使信号与电源之间电压相同。然后有源输出将信号下拉以得到开、关脉冲,形成我们熟悉的方波。许多厂家都允许客户使用其自备的上拉电阻,或者将其安装于编码器内部。集电极开路的主要优点是结构简单,也因此成本较低。集电极开路输出只有漏电流形式(从负载得到电流),因此适用于电缆较短的应用,一般长度小于30英尺。由于集电极开路输出无法提供或产生 推挽式 电流,它不适合用于长电缆或高噪声环境中。因此,集电极开路输出不适合用于差分或补充编码器信号(A、非AB、非B)。但是,对于电缆长度较短且环境噪声较低的应用,集电极开路输出大概是最经济的选择。

线路驱动器

就像它名字一样,这种输出芯片能够向线路提供或 驱动 电流。和集电极开路输出不同,线路驱动器芯片能够主动将输出信号推高或拉低,因此具有漏电流和源电流两种工作方式。线路驱动器的主要优点是它能够向电缆推送更高的电流,因此可用于长电缆线路。尽管线路驱动器可单个使用(如作为推挽式输出),但它最常见的用法还是作为补充或差分信号。对于长电缆线路或高噪声环境中的应用,将差分信号与屏蔽双绞线配合使用是首选。

7272

最为熟知的线路驱动芯片大概就是7272了。许多领先的编码器都是使用这种芯片且具有很多优点;7272实现了过流能力、可用电压范围和芯片成本之间的良好平衡。7272典型的电流输出能力在40-50mA范围内,适合用于长度范围为50-75英尺的电缆线路。此外,7272芯片一般都带有 镜像电压 输出;换句话说,向编码器输入什么电压,它就会输出同样的电压(会略有降低,用于补偿编码器供电)。7272另一个显著特点是温度保护功能。当7272在极限条件下运行(高负载、电压上限、高频率)变得温度过高时,它会进入保护模式,启动 退出 或停止输出。待其冷却,该芯片将会重启并重新开始运行,这点类似温度开关。但是太多的重启会导致阈值或启动点降低,随着时间推移最终会使编码器变得不再可靠。简言之,如果该工况总是引起这类跳闸,应该选择其它型号的线路驱动器。

4469

4469是另一个非常出色的线路驱动器选择。与7272不同,4469具有高得多的电流驱动能力,通常在100mA范围(根据制造商有所不同)。在长电缆线路中这是一个明显优势,电缆长度通常可达100-300英尺。但是这种较高的过流能力伴随着一个缺点,4469会消耗大量的电能,因此伴随高电流电压范围会受到影响。一个典型的镜像电压输出仅限于15VDC,如果采用电压调节电路,输入电压提高至24伏时依然可以得到5VDC的信号输出。成本方面,44697272接近。此外,4469不具备自动保护功能 它可任意使用而不会跳闸,但这显然会对产品使用寿命带来不利影响。

Hengstler编码器选择正确的编码器输出

ic-DL

ic-DL芯片是编码器输出的最新选择,同时具备上述两种芯片的优点 宽电压范围和高过流能力。ic-DL芯片可以使用真正意义上的 万能电压 - 其适用电压范围可达5-30VDC,但价格也不菲 这种芯片的售价一般可达727244695倍。ic-DL另一个独特特性是自适应电路。这种线路驱动器能调整自身的输出阻抗以匹配负载要求和所使用的电缆种类。该特性保证了控制器将会得到干净利落的信号,而不必考虑线缆种类、现场和控制装置。和7272一样,ic-DL同样具有过温保护功能。

结束语

总的来说,我们应该根据手头的应用选择合适的输出。尽管成本因素很重要,使用时可靠的性能才是设计成功的首要条件。如果将一个没有一点问题的应用和一个问题重重的应用相比较,输出种类之间的成本差别就显得微不足道了。同样,我们也应忽略输出与控制电路的兼容性 如果控制电路与编码器无法 握手 ,那么这个编码器首先就被排除了。读者对于如何选择编码器输出仍然持有疑问,强烈推荐他们与一家知名编码器厂商联系以获取指导。

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