如何选择编码器？

2023年10月23日 08:54来源：上海精浦机电有限公司 >>进入该公司展台人气：412

　　在工程机械、建材机械、矿山机械、工程车辆及冶金、水利、港口机械等大型重型设备中，可靠性与安全第一的概念在控制中越来越重要，出于安全的要求，编码器信号的可靠反馈直接涉及到控制安全可靠，而不可靠不合适的编码器选型，会导致设备调试、维修人员不断地去现场服务，造成调试维修工程师人工成本上涨，现场服务工程师不够用的窘境。

　　这些设备的环境特殊性，决定了这些编码器及传输的选择的特殊性：

　　1、现场复杂的工作环境，变频器、大电机及高低压电源系统，信号电缆常常与动力线一同布排，现场的电气干扰很严重。

　　2、有些设备移动性，长移动距离，接地困难。

　　3、信号传递距离要求远，信号数据的安全可靠性要求高。

　　4、信号传递实时性高，可靠，以保证更安全的控制反应。

　　5、很多是户外使用，或恶劣环境下使用，对产品的工业等级的要求。

　　因此，编码器的选型正确与否对于在重型机械设备中的使用非常关键。

　　编码器选型需要确定哪些内容？

　　首先是确定选择的编码器是作为速度闭环控制还是位置闭环控制，一般速度闭环控制选用增量编码器，而位置闭环控制应尽量选用绝对值编码器，尤其是尽量选用内部没有计数器的绝对值机械真多圈编码器，有计数器的怕干扰，例如移动式车辆中的火花塞、电磁刹车、喇叭线圈等都是干扰源。

　　其次，如果是选用增量编码器，需要考虑以下几个重要参数：

　　编码器的工业等级选择：

　　标准工业级：在大型重型机械等设备中，编码器应选择此等级，各种标准工业环境设计，可适用于绝大部分的工况。需要提示的是，目前中国市场的很多日系品牌编码器都是经济级别的，不太适合在此类别大重型机械上使用，包括一些欧系进口品牌的编码器等级也达不到大、重型机械上的要求。

　　符合大、重型机械使用的编码器选型标准，其重要指标如下：

　　温度等级：工作温度一般要求为零下20度~70度。在户外条件下(没有空调环境下)使用的应该为零下25度~80度以上的。宽的温度范围不仅仅是可适用于这些极限温度范围，而且抗温度冲击波动的能力好。有些用户以为使用的环境到不了这些温度极限范围，60度就够了，但他们忽视了开机关机等温度冲击波动及长期连续使用较高温度可能对器件的损坏。以及在夏天户外的(或者没有空调的)环境下使用，编码器内部功耗增大散热差的温度正反馈效应，而此时遇到干扰来时，功耗电流都对付干扰去了，设计量不够抗干扰就会变得很差，而可靠性大大下降。零下25度——80度温度范围是可能户外条件(没有空调的环境下)的保证。

　　IP防护等级：编码器的防护其实是分两部分，转轴与外壳电气部分，转轴由于是旋转的，防水较难做，一般工业级的在IP64以上，如果要达到IP66以上，需要有特殊工艺，大部分在IP66以上的轴都转起来很重的；而外壳电气部分必然是IP65以上。反应在防护等级上的机械设计，往往是转轴是双轴承结构，而外壳的封装往往不依赖于外圆螺丝固定，而是一次挤压+O型密封圈的密封封装。(在编码器的外壳外径上看不到三个螺丝固定，如有三个螺丝固定，由于螺丝的顶入，而造成外圆轻微变形而不圆，影响密封性能)。有些用户以为工作环境没有尘、水汽的问题，怎么还会损坏呢？其实编码器在工作与停机的变化中，由于热胀冷缩的温差而造成内外气压差，防护等级差的编码器(包括其他传感器)，会产生“呼吸性”水汽，由于压差水汽吸入编码器，因时间的积累而损坏编码器。

　　电磁兼容性等级：电磁兼容性EMC一般要达到二级以上，包括浪涌、快速脉冲群、静电等标准测试，这些指标，关系到编码器在复杂电气环境下的稳定工作。

　　电源等级：一般为宽电源，如10~30Vdc，带极性短路保护。(有些单机仪表等级的为5Vdc±10%)。很多工业现场电源会有短瞬间的不稳定，宽电源很重要，确保编码器工作不受影响。

　　电气保护等级：尽量选择有电源极性保护、信号短路保护的有保护等级的编码器，可避免工程及检修中的接错线、偶发事故而损坏编码器。

　　振动冲击等级: 双轴承结构，轴承可承受较高的振动、冲击，标准工业级的编码器振动等级10g，(有些可达20g)，抗冲击等级100g。

　　内部零件等级：内部零件往往集成化、模块化高，线路板贴片式焊接，三防处理。这需要了解供应商的诚信度、厂家的品质管理积累年限增量编码器信号输出形式，要推荐选用HTL-G6信号输出在这些设备应用中，5V长线驱动的信号电压偏低，不利远传且较易损坏；集电极开路输出NPN或PNP信号，与PLC的兼容性有局限性，负载能力低(20mA)也较易损坏,传输距离短(20-50米)。应选择推挽式输出的形式，兼容PLC的PNP型或NPN型的输入端口，信号电压高(10—30V)适于远传(100米)，负载能力强(每通道50mA以上)，绝大部分的欧系变频器与PLC都接收这类信号。

关键词：编码器变频器

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