伺服電機(jī)編碼器分很多種，有直接轉(zhuǎn)速型編碼器、有位置分辨率型編碼器、有高精度位姿編碼輸出和高靈敏度位移測(cè)量等類(lèi)型。下面我們來(lái)了解一下伺服電機(jī)編碼器如何分類(lèi)：

一、直接轉(zhuǎn)速型編碼器

這種類(lèi)型的編碼器在轉(zhuǎn)速為1000 rpm以上，在高負(fù)載下有很好的性能。

這種類(lèi)型的編碼器具有良好的抗振穩(wěn)定性，在高負(fù)載下保持較高性能。

該類(lèi)型編碼器可以使用與交流伺服電機(jī)匹配的交流驅(qū)動(dòng)器，例如 PID控制器和集成的驅(qū)動(dòng)器等來(lái)控制編碼器。

直接轉(zhuǎn)速式編碼器具有很好的穩(wěn)定性，因此適用于大多數(shù)場(chǎng)合，包括要求高可靠性、高精度和長(zhǎng)壽命要求的場(chǎng)合。

常見(jiàn)類(lèi)型：1)直接轉(zhuǎn)速型編碼器(即伺服電機(jī)編碼器);

2)直接轉(zhuǎn)速型和位置分辨率型編碼器;

3)多用途高速精密伺服驅(qū)動(dòng)器。

二、有位置分辨率型編碼器

有位置分辨率型編碼器，是指將編碼的每一點(diǎn)的角位移在坐標(biāo)系中轉(zhuǎn)換成位置的增量。

其原理是：把每一點(diǎn)按照一定的方向與角度排列，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)編碼器時(shí)，旋轉(zhuǎn)點(diǎn)的角位移變化了，其對(duì)應(yīng)軸上位置也隨之變化。

在兩個(gè)相同方向位置差中，一個(gè)為零另一個(gè)是正(反)零。

由于有位置分辨率型編碼器可以通過(guò)旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)位移測(cè)量，因而有較高的測(cè)量精度和分辨率。

有位置分辨率型編碼器通常采用三軸形式：

兩個(gè)方向角(零值)信號(hào)分別輸入兩組輸出信號(hào)：

三、高精度位姿編碼輸出

這種伺服電機(jī)編碼器采用了一種非常高精度的技術(shù)，可以直接讀取到編碼器的輸出。

通常來(lái)說(shuō)，為了能夠直接讀到編碼器輸出端的輸出信號(hào)，這類(lèi)編碼器還需要提供高精度的位移測(cè)量。

這種高規(guī)格的位姿測(cè)量系統(tǒng)可以與其他類(lèi)型的伺服電機(jī)編碼器配合使用。

這類(lèi)編碼器在設(shè)計(jì)上可以提供最大1/10μm的量程，因此可以提供一個(gè)非常高精度的位姿測(cè)量。

在一般情況下這種編碼器是不能直接與外部傳感器相連接來(lái)獲取位移數(shù)據(jù)，而是需要安裝在伺服電機(jī)內(nèi)部來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)外部位移傳感器檢測(cè)數(shù)據(jù)(如角度、位置、速度等)的讀取。

另外還需要有一些專(zhuān)用儀器來(lái)獲取編碼器所輸出信號(hào)。

四、高靈敏度位移測(cè)量

它是在位移測(cè)量的基礎(chǔ)上，增加了一個(gè)信號(hào)發(fā)生器。信號(hào)產(chǎn)生電路由三個(gè)主要部分組成：數(shù)字信號(hào)發(fā)生器、線(xiàn)性放大器、放大單元。

線(xiàn)性放大器是用于放大輸入脈沖寬度的設(shè)備，在一個(gè)脈沖中把兩個(gè)脈沖疊加在一起，用來(lái)補(bǔ)償系統(tǒng)對(duì)脈沖寬度的非線(xiàn)性效應(yīng)，使輸入電壓達(dá)到線(xiàn)性輸出電壓的極限，即為輸入信號(hào)所允許的最大值。

線(xiàn)性放大器和增益控制電路相結(jié)合構(gòu)成高靈敏度位移測(cè)量模塊(SAPS-A)。采用了高靈敏度特性、低功耗的運(yùn)算放大器，以保證較高輸出靈敏度和較長(zhǎng)使用壽命。

該模塊集成了兩個(gè)通道：一個(gè)用于放大和反饋;另一個(gè)用來(lái)進(jìn)行測(cè)量，可以使分辨率得到提高。

五、伺服電機(jī)轉(zhuǎn)角傳感器

伺服電機(jī)轉(zhuǎn)角傳感器是一種角位置(角速度)的測(cè)量裝置，可應(yīng)用于各種旋轉(zhuǎn)機(jī)械，例如軋機(jī)、軋輥、卷取機(jī)、壓花機(jī)、紡紗機(jī)等等。

它的結(jié)構(gòu)與安裝位置如圖4-2所示。

其原理是通過(guò)測(cè)量旋轉(zhuǎn)物體的角位移來(lái)計(jì)算轉(zhuǎn)角的大小，從而獲得旋轉(zhuǎn)軸或物體相對(duì)于分度頭的角速度。

該傳感器通過(guò)安裝在分度頭上的兩個(gè)偏心齒輪和兩個(gè)偏心輪實(shí)現(xiàn)。

在安裝位置時(shí)，兩個(gè)偏心齒輪相互嚙合從而使偏心輪產(chǎn)生徑向力，通過(guò)測(cè)量出兩個(gè)偏心輪之間的距離來(lái)獲得轉(zhuǎn)角參數(shù)。

當(dāng)轉(zhuǎn)矩發(fā)生變化時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生位置變化和徑向力的變化，從而輸出信號(hào);也可以用電機(jī)提供轉(zhuǎn)矩(輸入轉(zhuǎn)矩)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)角測(cè)量。

伺服電機(jī)編碼器是一種直接測(cè)量旋轉(zhuǎn)機(jī)械角速度和位置參數(shù)的設(shè)備。

六、直接驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(可由電機(jī)直接驅(qū)動(dòng))

直接驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，指伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)直接由編碼器產(chǎn)生信號(hào)，也就是通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)編碼器的轉(zhuǎn)軸，在編碼器的齒數(shù)上進(jìn)行增加或減少達(dá)到控制編碼器工作位置的目的。

直接驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)一般可以分為2種：一種是由電機(jī)直接帶動(dòng)分度頭轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生信號(hào);另一種是通過(guò)分度頭與伺服驅(qū)動(dòng)器相連接。

1、直接驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：這種方式可以有效的避免機(jī)械編碼器與伺服驅(qū)動(dòng)器之間的相互影響，使編碼器工作穩(wěn)定可靠;

2、分度頭與轉(zhuǎn)軸之間采用光電隔離方式：這種方式可以有效的防止編碼器和轉(zhuǎn)軸因外部干擾而產(chǎn)生的信號(hào)畸變、噪聲。

3、轉(zhuǎn)軸與分度頭之間采用霍爾元件進(jìn)行連接：這種方式由于是直接將霍爾元件接在編碼器上，因此無(wú)需考慮霍爾元件在電磁場(chǎng)中產(chǎn)生感應(yīng)電流而影響其工作的問(wèn)題。

4、采用磁屏蔽方式：這種方式主要用于電機(jī)和編碼器之間存在干擾的場(chǎng)合，但是由于使用了磁屏蔽材料，因此可以有效地消除電機(jī)和編碼器之間產(chǎn)生的電磁干擾。

七、可實(shí)現(xiàn)無(wú)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的自動(dòng)位置檢測(cè)與控制

在檢測(cè)與控制中，伺服電機(jī)編碼器作為位置測(cè)量的工具，已被廣泛應(yīng)用。

伺服電機(jī)編碼器的種類(lèi)主要有：光電編碼器(如光電編碼器)、電磁編碼器(如電磁、電磁式、磁場(chǎng)式等)、電容式編碼器以及光電倍增管等。

在這類(lèi)傳感器中，電磁式編碼器用來(lái)測(cè)量信號(hào)，當(dāng)被測(cè)物通過(guò)時(shí)，由于傳感器的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生相應(yīng)電信號(hào);而電磁感應(yīng)編碼也是一種類(lèi)似的原理，用來(lái)測(cè)量位置。

電磁式編碼器在實(shí)際應(yīng)用中使用最多，例如傳感器、放大器、換能器或伺服電動(dòng)機(jī)等都可以用來(lái)測(cè)量位置。

電磁編碼器是通過(guò)安裝在軸上的磁極組與安裝在軸上的電容形成回路實(shí)現(xiàn)位置檢測(cè)的。這類(lèi)傳感器一般是由三個(gè)電極組成：一組用于通入信號(hào);另兩組用于通出信號(hào);第三組用于控制開(kāi)關(guān)。

審核編輯 黃宇