ifm：磁性编码器真的不如光电编码器吗?

旋转编码器是一种机电设备，可以将旋转运动转换成有用的电信号。它们监测：

位置

线性距离

速度

角位移

旋转方向

市场上编码器主要有两种类型 - 增量型编码器和绝对型编码器。增量型编码器为编码器上的每个增量提供一个脉冲(方波周期)。绝对型编码器为编码器上的每个增量提供一个唯一的编码值。多圈版本绝对型编码器还将圈数包括在编码值中。

01 增量型编码器

在轴旋转一圈时产生的方波(脉冲)的数量被称为分辨率。例如，一个分辨率为1024的编码器在轴旋转360°时将产生1024个脉冲。当参考起始点，产生的脉冲数能表示当前轴的位置。当断电重启时，编码器不保留位置值。

常见的增量型编码器通常有3个输出通道：通道A，B，Z。通道A，B相互偏移90°，可用于监测轴的旋转方向。如果通道A先于通道B(下图1)，则轴在顺时针旋转，增量在向上计数。如果通道B先于通道A(下图2)，则轴在逆时针旋转，增量在向下计数。

轴旋转360°一周的过程中只产生一个Z脉冲信号。这被称为零点或参考标记。这是一个参考点(或索引 "idx")，在这里开始计算A和B脉冲。很多时候，基于机器结构很难对准Z标记，所以使用接近开关作为参考点。

高端的增量型编码器还包括通道A、B和Z的反转(镜像)状态。通过监测反转和非反转状态之间的电压降，可以过滤和去除电气噪声。这对于有长电缆的应用特别有用。

增量型编码器可以有HTL或TTL信号电平。

HTL - 输出信号电平和极性与电源电压相同。例如，如果电源电压是+24 VDC，输出信号就是+24 VDC。

TTL - 无论电源电压如何，输出信号电平为5 VDC，极性与电源电压相同。例如，如果电源电压是+24 VDC，输出信号是+5 VDC。

增量型编码器使用两种不同类型的技术：光电和磁性。

光电型编码器通过蚀刻在涂层玻璃盘上的间隙来通光束。当连续光束被打段时，会产生脉冲。光电型编码器具有非常高的精度和分辨率。但是，它们制造起来很复杂、困难和昂贵。它们在高冲击和振动的应用中也容易断裂。

磁性编码器通过在芯片上旋转磁铁并测量磁场的变化。这一信息被转换成一系列的脉冲。这是一个简单、紧凑的设计，可以承受高强度的冲击和振动。

与标准的磁性编码器相比，光电编码器更准确，能够提供更高的分辨率和速度。磁性技术的好处是能够装入更小的外壳，非常坚固，设计简单，可以降低制造成本。

对编码器有经验的人通常认为磁性技术不如光学技术，因为它们的精度和响应时间下降。ifm的磁性编码器系列优于市场上常见的磁性编码器，与光电编码器性能相当。这是通过使用一个32位、66兆赫的微控制器来实现的，该微控制器通过剔除噪声来实现更高的精度。它在响应速度上也几乎没有滞后。

模拟量采样

噪声和延时补偿

放大器

快速采样和数据处理

02 绝对型编码器

相对于增量型编码器，绝对式编码器为轴的每个角度位置提供一个唯一的数值。

单圈编码器将一个机械旋转周期(0...360°)分成一定数量的测量点，由编码器的分辨率决定。

多圈编码器提供一个唯一的编码值，包括圆盘上的位置(分辨率)和齿轮组的位置(圈数)。

常见的绝对编码器分辨率有10位(1024步)、11位(2048步)、12位(4096步)和13位(8192步)。当分辨率与圈数相结合时，唯一的步数可能用24位或更高位数来表示。

绝对型编码器可提供并行、串行或现场总线输出来传输轴的位置数据。

并行输出要求每一位信息都对应一个输出。例如，一个12位的并行输出需要12个单独的输出来传输数据。

同步串行接口(SSI)是一种串行传输编码器位置数据的方法。

常见的现场总线输出包括DeviceNet、ProfiNet、Profibus、CANopen、Ethernet IP和EtherCAT。ifm编码器有ProfiNet、Profibus和CANopen接口的。

ifm提供支持IO-Link的编码器，以提供诊断信息，并易于集成到您的控制架构中。

03 一表对比，选择最合适的产品

“√”表示理想应用

“！”表示谨慎应用

“X”表示不适用 

ifm提供各种增量型和绝对性编码器：实心轴和空心轴配置版本，带显示器和不带显示器版本，以及带IO-Link和不带IO-Link版本。大家可以参考以上表格，根据现场需求选择合适的产品。

（来源：ifm易福门电子）