新一代空主轴编码器——打破了多圈的限制

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鸣鱼摘要:空心轴编码器填补了运动控制领域的一个重要空白,为伺服电机、驱动器和机器人的设计人员提供了一种选择,可以将位置反馈传感器安装到产品中。

新一代空心轴编码器——打破多圈限制,填补运动控制领域的一个重要空白
图片提供 :Posital  Fraba
图片提供:Posital Fraba。

通过维根效应,空主轴编码器可以多次旋转,能量收集更加高效,从而扩大了其应用范围,包括机器人应用。

对于运动控制,空主轴编码器是一个有吸引力的选择。空中心的形状为工程师在安排设计方案时提供了更大的灵活性。然而,在过去,这种类型的编码器大多局限于单圈测量范围。新一代空主轴编码器打破了这一局限,因为它采用了基于维根效应的多圈旋转计数系统,无需电池。

空主轴编码器填补了运动控制领域重要的空空白,为伺服电机、驱动器、机器人的设计者提供了选择,可以将位置反馈传感器安装到产品中。这种编码器中间开口大,可以方便地安装在电机或变速箱的驱动轴端。空主轴编码器非常适合安装在机器人上,可以内置在关节中直接测量手臂的位置。中间/

空中心开口较大的主轴编码器通常基于电容测量技术,与磁性技术不同。这种设计不需要将仪器布置在其中心线上。电容式编码器的转子和定子组件的形状像扁平环。当转子转动时,这些导电面会改变它们的相对位置,从而改变整个系统的电容耦合。这调整了通过电容器系统传输的中频电信号的幅度和相位角。

信号解码后,可以确定转子的角位置。它的精度很高,分辨率是19位。因为电容在环形转子和定子组件的整个圆周上是平均的,所以系统对轻微的对准误差或湿气或灰尘的存在相对不敏感。

新一代空心轴编码器——打破多圈限制,填补运动控制领域的一个重要空白
空心轴编码器是运动控制有吸引力的替代方案 ;在布置设计方案时,空心形状为工程师提供了更大的灵活性。
空主轴编码器是运动控制的一个有吸引力的替代方案。空中心的形状为工程师在安排设计方案时提供了更大的灵活性。

增加多圈功能。

将多圈计数功能添加到空主轴编码器有助于许多应用,例如当电机连接到减速齿轮系统或电缆卷轴时。对于机器人应用,多圈测量范围是行程超过360度的关节的理想选择。

由于空主轴编码器的开放中心形状,增加多圈功能一直是一个挑战。现在,这个困难可以通过使用Wiegand线来解决,它利用一组磁铁的旋转来触发编码器内置的旋转计数器系统。这种方法的一个优点是计数器系统基本上是自供电的,没有麻烦的备用电池或笨重复杂的齿轮系统。

多圈测量范围的关键是计数系统,该系统由从转子元件运动中收集的能量提供动力。虽然基于维根能量收集技术的系统通常使用安装在驱动轴中心线上的永磁体,但空芯轴的设计必须找到一种全新的装置。经过大量的现场测试和磁场模拟,最终确定在转子上安装四个永磁体。

磁铁将产生一个稳定的磁场,该磁场将随转子一起旋转。当转子旋转时,安装在定子上的维根传感器会响应磁场的变化,产生脉冲电流,从而激活计数电子设备,记录每一次旋转。许多可编程逻辑控制器和微控制器都支持该接口。

新一代空心轴编码器——打破多圈限制,填补运动控制领域的一个重要空白
电容式编码器的分解图显示了其各部件的组成。
电容编码器的分解图显示了组件。

收集能量的有效方法。

能量收集是指直接从当地环境中收集能量的技术,可以减少对备用电池及其后续维护工作的需求。

虽然压电系统、热能和动态过程决定了能量收集的速度,但以美国发明家约翰·韦根命名的韦根效应仍然被认为是一种神奇的替代方案。威根线是一种特殊的维卡合金(钴铁钒磁性合金)线。当它暴露在不断变化的外部磁场(例如,安装在转轴上的附近永磁体)中时,维根线最初会保持自己的磁极,然后当外部磁场达到某个临界值时,突然翻转磁极。铁芯磁性状态的突然变化使缠绕在维卡合金上的铜线圈产生电流脉冲。

从2005年开始,这项技术被用于能量收集,这一突破的一个重要因素是超高效低功耗电子芯片的出现。维根效应收集的能量是旋转运动中电磁感应产生的。与发电机不同,每转产生的能量是相同的,即使速度接近于零。威根传感器长15毫米,能在7V下产生近200纳焦,足以激活旋转计数器和相关电子设备。

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