海德漢純數字的旋轉編碼器在電梯中的應用

海德漢純數字的旋轉編碼器在電梯中的應用

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過去幾年，電梯產業技術在快速發展。例如，傳統的齒輪電機驅動技術正在被常用的基于永磁同步電機的扭矩驅動系統取代。新建項目和改建項目中，項目方越來越傾向購買“無齒輪"的電梯電機系統。

用戶在選擇電梯時，結構緊湊，高功率密度，免維護和用電效率高的優點正在發揮著重要作用。為了乘客更舒適的感受和不斷的提高質量，都需要創新和驅動系統，其中包括電機和控制系統。這種創新系統的技術基礎是提供位置值的反饋系統，這樣在控制單元中可以確定電機的實際軸速并使電機線圈在正確相位時換向。海德漢公司的旋轉編碼器就是這種位置反饋單元，應用在電氣驅動控制系統中的作為換向的旋轉編碼器或是式的旋轉編碼器。

特別是在電梯應用中，式的旋轉編碼器優點更為突出。因為這種旋轉編碼器分辨率高并且用純串行傳輸協議（無另外的增量信號），例如海德漢公司的ECN 1325式旋轉編碼器。

圖1 ECN1325產品圖示

海德漢編碼器ECN 1325的每圈有25 bit個位置值并且有很高的精度，為先進和靈敏的驅動控制系統提供所需的分辨率。通過高質量掃描2,048線光柵，并在專門開發的ASIC后續電子電路中對掃描信號進行14 bit倍頻的細分，使每圈能提供33,554,432個可分辨的位置值，它為驅動控制系統帶來足夠多的位置數，而8 MHz的時鐘頻率，足夠快地提供動態的電機控制—這直接關系到乘客的電梯乘坐體驗。此外，式編碼器對電梯用戶顯著的優點是它可以在后臺提供更多功能特性。

圖2 單信號周期內的誤差

海德漢純數字的旋轉編碼器在電梯中的應用通過EnDat 2.2雙向串行接口傳輸的位置值（例如零位）簡化控制單元工作而且使控制單元能在正確相位處為電機磁場提供換向信號，保證扭矩。由于旋轉編碼器分辨率高，幾乎任何極對數的電機都可以很容易的適應于此正確相位位置的分配。也就是說一個旋轉編碼器就適用于大量設計結構非常不同的電機。

圖3 Endat2.2原理

雙向接口的另一個優點是電機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相關的參數，這些信息在系統啟動階段以及系統配置中從旋轉編碼器的EEPROM存儲區讀到控制單元中。工廠用這個功能可以預裝相關參數，縮短*次使用時的調試時間和避免向驅動系統手動輸入參數中可能出現的錯誤。

不僅如此，這個接口還有監測功能，使電梯能有更高可靠性。先進的旋轉編碼器電子電路設計還為溫度傳感器提供信號處理能力。除了編碼器內的溫度傳感器外，這個編碼器還允許連接電機線圈處的溫度傳感器電路板并進行溫度信號處理并將處理的數據通過EnDat 2.2傳輸協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字形式的診斷值也通過這個接口傳輸，進行編碼器的功能冗余判斷。在達到臨界值時，需要采取必要防護措施，避免意外停機維護。

圖4 Endat2.2 在線自檢功能

ECN 1325還提供循環冗余校驗（CRC）功能確保數據傳輸可靠和豐富的報警和提示信息，具有*自我監測和診斷能力。在電氣驅動領域，高達15,000 rpm的軸速和+115 °C的工作溫度可適用于*要求控制任務。

用純串行傳輸數據的新型旋轉編碼器的抗電磁干擾能力非常強，因為它用可靠性非常高的推挽式（RS 485）數據傳輸抗噪技術。由于掃描信號在旋轉編碼器內進行細分，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寬電壓設計，*不再需要監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改進，例如旋轉編碼器生成，處理，傳輸信號，但其機械尺寸*沒有變化，與其他旋轉編碼器型號*兼容。ECN 1325同樣采用成熟可靠的圓錐軸和漲緊圈聯軸器連接技術，與常用的ERN 1387，ERN 1326和ECN 1313機械安裝尺寸兼容。因此電機或電梯制造商可以用統一的電機結構，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階段前整個過程中電機應用的zui大靈活性。除了以上提到的標準版的產品（ExN 13xx）之外，還有版（ExN 4xx）的產品，其防護等級為IP 64（EN 60529）并配電纜，因此其防塵和防水性能更好。

結論：

帶細分和雙向串行接口的ECN 1325功能豐富，是電梯電機控制系統的理想選擇。它的數據傳輸能力，例如位置值的傳輸能力，高分辨率，傳輸數字位置值周期時間短，以及更好的連接技術使它能提升控制系統性能，它的監測以及診斷功能幫助用戶進行預防性保養和定期維護。它與海德漢其他電氣接口型號編碼器的機械尺寸兼容，因此使電梯電機制造商能更方便地選用新一代旋轉編碼器。海德漢純數字的旋轉編碼器在電梯中的應用