海德漢純數(shù)字的旋轉(zhuǎn)編碼器在電梯中的應(yīng)用

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過去幾年，電梯產(chǎn)業(yè)技術(shù)在快速發(fā)展。例如，傳統(tǒng)的齒輪電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)正在被常用的基于永磁同步電機(jī)的扭矩驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)取代。新建項(xiàng)目和改建項(xiàng)目中，項(xiàng)目方越來越傾向購買“無齒輪"的電梯電機(jī)系統(tǒng)。

用戶在選擇電梯時(shí)，結(jié)構(gòu)緊湊，高功率密度，免維護(hù)和用電效率高的優(yōu)點(diǎn)正在發(fā)揮著重要作用。為了乘客更舒適的感受和不斷的提高質(zhì)量，都需要?jiǎng)?chuàng)新和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中包括電機(jī)和控制系統(tǒng)。這種創(chuàng)新系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)是提供位置值的反饋系統(tǒng)，這樣在控制單元中可以確定電機(jī)的實(shí)際軸速并使電機(jī)線圈在正確相位時(shí)換向。海德漢公司的旋轉(zhuǎn)編碼器就是這種位置反饋單元，應(yīng)用在電氣驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)中的作為換向的旋轉(zhuǎn)編碼器或是式的旋轉(zhuǎn)編碼器。

特別是在電梯應(yīng)用中，式的旋轉(zhuǎn)編碼器優(yōu)點(diǎn)更為突出。因?yàn)檫@種旋轉(zhuǎn)編碼器分辨率高并且用純串行傳輸協(xié)議（無另外的增量信號），例如海德漢公司的ECN 1325式旋轉(zhuǎn)編碼器。

圖1 ECN1325產(chǎn)品圖示

海德漢編碼器ECN 1325的每圈有25 bit個(gè)位置值并且有很高的精度，為先進(jìn)和靈敏的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)提供所需的分辨率。通過高質(zhì)量掃描2,048線光柵，并在專門開發(fā)的ASIC后續(xù)電子電路中對掃描信號進(jìn)行14 bit倍頻的細(xì)分，使每圈能提供33,554,432個(gè)可分辨的位置值，它為驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)帶來足夠多的位置數(shù)，而8 MHz的時(shí)鐘頻率，足夠快地提供動(dòng)態(tài)的電機(jī)控制—這直接關(guān)系到乘客的電梯乘坐體驗(yàn)。此外，式編碼器對電梯用戶顯著的優(yōu)點(diǎn)是它可以在后臺提供更多功能特性。

圖2 單信號周期內(nèi)的誤差

海德漢純數(shù)字的旋轉(zhuǎn)編碼器在電梯中的應(yīng)用通過EnDat 2.2雙向串行接口傳輸?shù)奈恢弥担ɡ缌阄唬┖喕刂茊卧ぷ鞫沂箍刂茊卧茉谡_相位處為電機(jī)磁場提供換向信號，保證扭矩。由于旋轉(zhuǎn)編碼器分辨率高，幾乎任何極對數(shù)的電機(jī)都可以很容易的適應(yīng)于此正確相位位置的分配。也就是說一個(gè)旋轉(zhuǎn)編碼器就適用于大量設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)非常不同的電機(jī)。

圖3 Endat2.2原理

雙向接口的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是電機(jī)與控制單元間的通信。

一方面它能傳輸位置值，另一方面它還能傳輸與特定編碼器和電機(jī)相關(guān)的參數(shù)，這些信息在系統(tǒng)啟動(dòng)階段以及系統(tǒng)配置中從旋轉(zhuǎn)編碼器的EEPROM存儲區(qū)讀到控制單元中。工廠用這個(gè)功能可以預(yù)裝相關(guān)參數(shù)，縮短*次使用時(shí)的調(diào)試時(shí)間和避免向驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)手動(dòng)輸入?yún)?shù)中可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤。

不僅如此，這個(gè)接口還有監(jiān)測功能，使電梯能有更高可靠性。先進(jìn)的旋轉(zhuǎn)編碼器電子電路設(shè)計(jì)還為溫度傳感器提供信號處理能力。除了編碼器內(nèi)的溫度傳感器外，這個(gè)編碼器還允許連接電機(jī)線圈處的溫度傳感器電路板并進(jìn)行溫度信號處理并將處理的數(shù)據(jù)通過EnDat 2.2傳輸協(xié)議傳給更高一級的電子電路。此外，編碼器電子電路中生成的有效數(shù)字形式的診斷值也通過這個(gè)接口傳輸，進(jìn)行編碼器的功能冗余判斷。在達(dá)到臨界值時(shí)，需要采取必要防護(hù)措施，避免意外停機(jī)維護(hù)。

圖4 Endat2.2 在線自檢功能

ECN 1325還提供循環(huán)冗余校驗(yàn)（CRC）功能確保數(shù)據(jù)傳輸可靠和豐富的報(bào)警和提示信息，具有*自我監(jiān)測和診斷能力。在電氣驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域，高達(dá)15,000 rpm的軸速和+115 °C的工作溫度可適用于*要求控制任務(wù)。

用純串行傳輸數(shù)據(jù)的新型旋轉(zhuǎn)編碼器的抗電磁干擾能力非常強(qiáng)，因?yàn)樗每煽啃苑浅８叩耐仆焓剑≧S 485）數(shù)據(jù)傳輸抗噪技術(shù)。由于掃描信號在旋轉(zhuǎn)編碼器內(nèi)進(jìn)行細(xì)分，只需6至8根電線的一根電纜足以勝任連接。ECN 1325的+3.6至+14 V寬電壓設(shè)計(jì)，*不再需要監(jiān)測長電纜壓降的遙測線。

雖然ECN 1325有很多功能和電氣性能的技術(shù)改進(jìn)，例如旋轉(zhuǎn)編碼器生成，處理，傳輸信號，但其機(jī)械尺寸*沒有變化，與其他旋轉(zhuǎn)編碼器型號*兼容。ECN 1325同樣采用成熟可靠的圓錐軸和漲緊圈聯(lián)軸器連接技術(shù)，與常用的ERN 1387，ERN 1326和ECN 1313機(jī)械安裝尺寸兼容。因此電機(jī)或電梯制造商可以用統(tǒng)一的電機(jī)結(jié)構(gòu)，不需要再考慮控制單元的特殊接口要求。因此確保了成本敏感的生產(chǎn)階段前整個(gè)過程中電機(jī)應(yīng)用的zui大靈活性。除了以上提到的標(biāo)準(zhǔn)版的產(chǎn)品（ExN 13xx）之外，還有版（ExN 4xx）的產(chǎn)品，其防護(hù)等級為IP 64（EN 60529）并配電纜，因此其防塵和防水性能更好。

結(jié)論：

帶細(xì)分和雙向串行接口的ECN 1325功能豐富，是電梯電機(jī)控制系統(tǒng)的理想選擇。它的數(shù)據(jù)傳輸能力，例如位置值的傳輸能力，高分辨率，傳輸數(shù)字位置值周期時(shí)間短，以及更好的連接技術(shù)使它能提升控制系統(tǒng)性能，它的監(jiān)測以及診斷功能幫助用戶進(jìn)行預(yù)防性保養(yǎng)和定期維護(hù)。它與海德漢其他電氣接口型號編碼器的機(jī)械尺寸兼容，因此使電梯電機(jī)制造商能更方便地選用新一代旋轉(zhuǎn)編碼器。海德漢純數(shù)字的旋轉(zhuǎn)編碼器在電梯中的應(yīng)用