总线编码器与S7-300在桥式起重机双车抬吊上的应用
编码器是将信号(如比特流)或数据进行编制转换为可用以通讯传输和存储的信号形式的设备编码器根据使用情况大致可分为商用级与芯片级经济级标准工业级各类特殊工业使用级
商用级与芯片级
比如打印机磁卡机内部的编码器构造简单很多外壳都没有的几乎不用谈温度防尘防水和电磁兼容的价格极其便宜芯片级价格很低目前国外一些半导体芯片厂家提供或下游厂家简单封装的无外壳或简单外壳电源和信号仅简单处理适用于厂家二次电路开发接收线路距离编码器不宜超过50cm一些流量计阀门电调厂家选用此等级该类编码器的防护与电磁兼容抗干扰应由二次开发的厂家去兼顾的如不了解较易造成损坏
经济级与工业级
经济级的已有简单封装与简单处理适用于单机设备例如绣花机类的但经济级的特点就是与工业级比较的经济性其设计与选材都定位在经济实惠上并不适合大型设备流水线和工程项目而工业级的设计选材与检测都是按标准工业要求做的适合于各种工业设备流水线和工程项目两种级别的典型区别可从外观和参数表上看到的差别如下
1.轴承
经济级的转轴轴承为单轴承(芯片级的有些都不用滚珠轴承)有些经济级的轴承外部是由卡子固定可以看到卡簧(如下图)有些较聪明,轴承前面加个零件遮住了卡簧单轴承的在使用一段时间后由于受力支撑的单一精度自然就难以保证了密封性也差些而工业级的是双滚珠轴承结构多平衡支撑点轴的精密性抗冲击性密封性都要高双轴承的结构对于轴的加工精度和安装精度要求很高因为如果精度不够因两个轴承的相互作用转起来就有卡的感觉所以拿着轴转一下也可以感觉到轴的精密性奇怪的是有些标称高精度的编码器轴承也是单轴承方法其高精度在长期使用下我不知是如何保证的
2.外壳封装
经济级的外壳封装依赖于三个螺丝固定(在编码器的外壳外径上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会影响密封性能)而工业级的外壳没有螺丝固定密封是挤压式+O型密封圈一次密封的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使用中必然有开机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光学组件和电气线路影响使用或损坏编码器较典型的是用一段时间不准或信号不稳定而有些编码器在较高温度下使用出现问题以为是温度问题实际却是密封性问题
3.温度等级
经济级的一般只有-10度~60度一般不会超过70度而工业级的工作温度一般为零下20度~70度好的为零下25度~80度的温度等级其实反映的是内部零件选用的等级大家要知道一般民用级电子零件的温度大部分是到55度或60度而到70度以上的优级工业级零件价格常常就会贵一倍以上不同的等级不仅仅是温度问题而且是其在使用中反映的失效概率而宽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55度就够了但他们忽视了开机关机等温度冲击波动可能对器件的损坏以及内部芯片的失效概率
4.输出信号与电源
经济级的输出大部分是集电极开路的PNP或NPN电源与信号没有极性保护和短路保护集电极开路输出为单边非平衡形抗干扰与信号远传要差在有些工况下使用尤其是工程型其实是很不适用的而工业级的输出是推挽式(兼顾PNP与NPN)或差分驱动的平衡输出或其他标准工业信号例如SSI信号有些经济级的也标为SSI但那个并非标准工业级RS422的SSI买回来连起来才发现不对工业级的电源为10-30Vdc长距离压降衰减不影响信号线往往带短路保护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而极性短路保护可避免工程及检修中的接错线偶发事故而损坏编码器
5.电磁兼容性
经济级电磁兼容等级不是很高基本没有为此的特别设计而工业级电磁兼容性EMC一般要达到二级以上(必须有检测标准及提供检测证书)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
6.内部零件
内部零件从外观上和参数表上无法看到工业级的往往集成化模块化高线路板贴片式焊接有三防处理
7.程序检测与标准及最后成本
标准工业级编码器由于构造设计及零部件的选用零部件成本可能是经济级编码器成本的几倍以上再加上检测程序与标准均高于经济级所以工业级的编码器的成本远高于经济的
各类特殊工业使用级比如防爆等级汽车电子等级高温等级(大于100度)防浸水等级超重载等级等