AVTRON重载型编码器工作原理及应用

赵贺发

唐山首信自动化信息技术有限公司京唐运行事业部 河北唐山 063200

摘要：编码器是机械运动与电子技术紧密结合的精密测量器件。编码器是通过光电原理或电磁原理将一个机械的几何位移量转换为电子信号（电子脉冲信号或者数据串）。所产生的电子信号通常需要连接到控制系统(PLC、高速计数模块、变频器等),控制系统经过计算便可以得到测量的数据，以便进行下一步工作。

本文所论述的Avtron（埃福创）编码器，隶属于美国埃福创，属于重载编码器。埃福创重载埃福创与测速技术相结合，埃福创编码器广泛应用于冶金、起重、港口、风电、矿山、石油机械等重载机械。有35%的钢铁企业在使用此类编码器。

关键词：磁式编码器、角位移、传感器、脉冲

第一章 引言

AVTRON编码器采用精密磁阻扫描技术（通过检测磁场角度及磁场强度来确定有效脉冲）及重载机械（套轴或无轴承宽隙技术），有效防止工作环境重污染，盐雾腐蚀，电磁干扰问题对编码器造成的损害。

第二章 Avtron磁式编码器的工作原理

2230酸轧产线的张紧辊及活套重点驱动电机编码器采用的是Avtron的增量型磁式编码器，磁式扫描技术是磁式传感器通过检测转子表面一系列编码过的磁极来产生信号，AVTRON的宽距技术，可使转子与传感器间的距离是通常编码器的2-4倍（1.2mm-2.2mm）大，避免了因对中不准，电机轴跳和轴承移动等原因对编码器造成损坏。磁式传感技术用于重载型，超重载型和苛刻环境下工作的编码器。因为磁式传感器不受灰尘，油污和水汽的影响，结构简单，坚固耐振，适合于苛刻工况下应用。

图1  磁式编码器结构图

编码器增量型输出信号

图2  增量型编码器的输出信号

增量型编码器通过输出⼀系列⽅波脉冲来表达测量的运动量。每个增量脉冲都是相同的。主要区别在线驱动的特性不同：HTL(5V-24V输⼊/输出）或TTL（24V输⼊/5V输出）。⼤多数Avtron增量型编码器都带有⼀个标识脉冲，每转输出⼀次。只有从起始位置开始测量并跟踪观察到的脉冲数，增量型编码器才能⽤于位置测量。因此，⼤多数增量型编码器都⽤于速度的测量和控制。

第三章Avtron编码器的选型及安装

Avtron编码器的选择需根据以下两种条件选择相应的编码器产品。

一、确认机械安装⽅式

二、    确认电机轴/安装轴需要对轴式编码器（需通过联轴器来安装到电机假轴上）还是套轴式编码器。2230酸轧产线编码器采用的是套轴式安装形式。安装轴的要求视所选编码器型号而定。

三、工作环境及⼯况等级

四、   根据⼯作环境的总体恶劣程度，将编码器适⽤的⼯作环境分为不同⼯况等级。 ⼤致与温度，湿度，污染，腐蚀，振动和冲击等相关。在每种⼯况等级中，Avtron编码器都具有不同系列的IP等级（防护等级）供选择。

五、⼯况等级：Avtron的⼯况等级不代表IP等级。实际应⽤中由于温度变化，密封很容易失效，⼩的密封轴承也很容易因负载损坏。

       

图3  磁式增量型套轴安装式编码器

三、Avtron编码器的安装注意事项

编码器安装时的注意事项：

1．安装时不要给轴施加直接的冲击。

2．不要将编码器进行拆解，这样做将有损防油和防滴性能。

3．固定编码器时，切勿用力拉导线。

4．在编码器带电情况，不能将编码器主体与接线部分分开，即编码器不支持热插拔。

5．安装时确定编码器轴与电机轴中心必须处于同一水平高度。

第四章 Avtron编码器常见编码器故障和维护

Avtron编码器具备先进的诊断技术，都具有智能的，集成的⾃诊断系统。基于微处理器系统不断的监视编码器的输出以获取信号质量状态。⾃诊断系统通过LED灯显⽰红⾊/橙⾊/绿⾊，LED和报警信号来通知编码器状态是否接近极限。 在实际发⽣故障之前，可以更换可拆卸传感器模块或纠正机械故障。

编码器常见故障和维护

1．编码器本身故障：是指编码器本身元器件出现故障，导致其不能产生和输出正确的波形。这种情况下需要换编码器或维修其内部器件。

2．编码器连接电缆故障：这种故障出现的几率最高，维修中经常遇到，应是优先考虑的因素。通常为编码器电缆断路、短路或解除不良，这时需要更换电缆或接头。还要特别注意是否是由于电缆固定不紧，造成松动引起。

3．编码器供电电源电压下降：是指+15V电源过低，造成过低原因是供电电源故障或电源传送电缆阻值偏大而引起损耗，这时需检修电源或更换电缆。

4．编码器安装松动：这种故障会影响位置控制精度，造成停止和移动中位置偏差量超差。

结 束 语

Avtron编码器采⽤了压铸铝⼯艺的外壳、灌封的电⼦电路和超⼤的轴承。还有⽆轴承的模块化设计的编码器，结合宽距传感技术，更加⼤幅提升了编码器的可靠性。有效降低编码器故障导致的停机损失。2230酸轧所采用的Avtron磁式传感器⽆视环境中的灰尘、油和液体等污染的影响，从⽽⼤幅提升了编码器的可靠性。 

参 考 文 献

[1]李岩，于爽，夏加宽.一种新型磁阻式正余弦旋转变压器解码方法.《电气工程学报》2015.

[2]刘阳春.新型磁力式编码器。《电世界》.2006

[3]吕德刚.李铁才.高性能磁编码器设计.仪器仪表学，2006.6

[4]徐科军  主编  《传感器与检测技术》   电子工业出版社  第3版 2011.9

[5] 马净，王峰，李晓光.《编码器原理及应用》,中国仪器仪表，2002

[6]徐忱，范玲,《旋转编码器原理及应用》,科学技术创新,2007

作者：赵贺发，1983年，男，[e-mail]