位置编码器的过去和现在

对于数字操作的电子测量设备和控制器,需要编码器以数字量的形式发送旋转角度或位置信息。早在 1960 年,NUM 就开发出了第一代绝对位置编码器,当时的公司名称还是 Güttinger。

1960 年的绝对编码器

绝对位置编码器用于测量轴的旋转角度,并将测量值以六位十进制数字进行输出。编码器有五个磁鼓,每个磁鼓上刻有特殊的 Güttinger 数字代码。在此代码中,相邻数字之间只有一位发生改变。第一个磁鼓的数字从 00 到 99。因此,编码器的分辨率为每转 100 个位置,编码能力可达 10,000 转。最高分辨率的磁鼓还包含一个速度表盘。

后来,格雷码被选择用于绝对编码器,这也是一种单步代码,每一步只改变 1 位。格雷码于 1953 年发明并获得数据传输专利。20 世纪 60 年代是电子技术的先驱时代,由于解码工作量巨大,因此其在设备中的实际应用是不可想象的。

没有格雷码,NUM(当时的 Güttinger)是如何解决这个问题的?

测量范围分为六个磁鼓段,每个磁鼓段为一个十进制的数字。NUM将自己的 4 位单步代码刻入磁鼓中,用于表示十进制数字。被选择刻入磁鼓中的代码并不会影响磁鼓的稳定性,并直接在编码器中将其转换为相近的 BCD代码(用二进制编码的十进制代码)。

应用领域

在 1966 年,位于德国 Thayngen 的 Knorr 公司使用 NUM 编码器,避免了在发生电源故障后需要重新返回参考点的问题,因为位置没有丢失,机床可以继续工作而不会造成长时间停机。

该编码器还用于核电站的燃料棒机器人以及 Grand Dixance 水库发电厂。该编码器还在 Coradomats(绘图台)上的 X 轴和 Y 轴中使用。设于梅汉 (Meyrin) 的 CERN(欧洲核子研究组织) 也使用这种编码器。

如今的绝对位置编码器

自 1960 年以来,编码器经历了进一步的技术升级和外部开发。体积缩小了 40 倍,分辨率提高了 168,000 倍。

最新的 NUM 编码器不仅小巧、坚固、可靠,而且每转具有极高的分辨率(24 位,相当于每转1600 多万个位置脉冲),整体精度为 ±25 弧秒,编码能力高达 4096 转。

有高端编码器接线经验的人员深知:双绞线、屏蔽连接、复杂焊接操作等编码器接线绝非易事,然而这一切都已成为历史。集成在 SHX 和 SPX 伺服电机中的新型 NUM 编码器仅使用两根电线连接。在这两根电线上,供电电源和数字量数据以极高的速率进行传输。同时,NUMDrive X 伺服驱动器能够以 25 µs 的采样时间循环读取编码器位置。

所有上述功能使得高分辨率 NUM 编码器在市场上独树一帜,备受青睐。