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纯数字的旋转编码器在电梯中的应用

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电梯技术 发表于 2020-9-6 10:18 | 显示全部楼层 |阅读模式

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过去几年,电梯产业技术在快速发展。例如,传统的齿轮电机驱动技术正在被常用的基于永磁同步电机的扭矩驱动系统取代。新建项目和改建项目中,项目方越来越倾向购买“无齿轮”的电梯电机系统。

用户在选择电梯时,结构紧凑,高功率密度,免维护和用电效率高的优点正在发挥着重要作用。为了乘客更舒适的感受和不断的提高质量,都需要创新和高效驱动系统,其 中包括电机和控制系统。这种创新系统的技术基础是提供位置值的反馈系统,这样在控制单元中可以确定电机的实际轴速并使电机线圈在正确相位时换向。海德汉公 司的旋转编码器就是这种位置反馈单元,应用在电气驱动控制系统中的作为换向的旋转编码器或是绝对式的旋转编码器。

特别是在电梯应用中,绝对式的旋转编码器优点更为突出。因为这种旋转编码器分辨率高并且用纯串行传输协议(无另外的增量信号),例如海德汉公司的ECN 1325绝对式旋转编码器。

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ECN 1325的每圈有25 bit个位置值并且有很高的精度,为先进和灵敏的驱动控制系统提供所需的分辨率。通过高质量扫描2,048线光栅,并在专门开发的ASIC后续电子电路中 对扫描信号进行14 bit倍频的细分,使每圈能提供33,554,432个可分辨的位置值,它为驱动控制系统带来足够多的位置数,而8 MHz的时钟频率,足够快地提供动态的电机控制—这直接关系到乘客的电梯乘坐体验。此外,绝对式编码器对电梯用户最显著的优点是它可以在后台提供更多功能 特性。

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通过EnDat 2.2双向串行接口传输的指定位置值(例如零位)简化控制单元工作而且使控制单元能在正确相位处高效为电机磁场提供换向信号,保证最佳扭矩。由于旋转编码 器分辨率高,几乎任何极对数的电机都可以很容易的适应于此正确相位位置的分配。也就是说一个旋转编码器就适用于大量设计结构非常不同的电机。

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双向接口的另一个优点是电机与控制单元间的通信。

一方面 它能传输位置值,另一方面它还能传输与特定编码器和电机相关的参数,这些信息在系统启动阶段以及系统配置中从旋转编码器的EEPROM存储区读到控制单元 中。工厂用这个功能可以预装相关参数,缩短第一次使用时的调试时间和避免向驱动系统手动输入参数中可能出现的错误。

不仅如此,这个接口还有监测功能,使电梯能有更高可靠性。先进的旋转编码器电子电路设计还为温度传感器提供信号处理能力。除了编码器内的温度传感器外,这个编码 器还允许连接电机线圈处的温度传感器电路板并进行温度信号处理并将处理的数据通过EnDat 2.2传输协议传给更高一级的电子电路。此外,编码器电子电路中生成的有效数字形式的诊断值也通过这个接口传输,进行编码器的功能冗余判断。在达到临界值 时,需要采取必要防护措施,避免意外停机维护。

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ECN1325还提供循环冗余校验(CRC)功能确保数据传输可靠和丰富的报警和提示信息,具有极高自我监测和诊断能力。在电气驱动领域,高达15,000 rpm的轴速和+115°C的工作温度可适用于极高要求控制任务。

用纯串行传输数据的新型旋转编码器的抗电磁干扰能力非常强,因为它用可靠性非常高的推挽式(RS 485)数据传输抗噪技术。由于扫描信号在旋转编码器内进行细分,只需6至8根电线的一根电缆足以胜任连接。ECN 1325的+3.6至+14 V宽电压设计,完全不再需要监测长电缆压降的遥测线。

虽然 ECN 1325有很多功能和电气性能的技术改进,例如旋转编码器生成,处理,传输信号,但其机械尺寸完全没有变化,与其他旋转编码器型号完全兼容。ECN 1325同样采用成熟可靠的圆锥轴和涨紧圈联轴器连接技术,与常用的ERN 1387,ERN 1326和ECN 1313机械安装尺寸兼容。因此电机或电梯制造商可以用统一的电机结构,不需要再考虑控制单元的特殊接口要求。因此确保了成本敏感的生产阶段前整个过程中 电机应用的最大灵活性。除了以上提到的标准版的产品(ExN 13xx)之外,还有高级版(ExN 4xx)的产品,其防护等级为IP 64(EN 60529)并配电缆,因此其防尘和防水性能更好。

结论:

带细分和双向串行接口的ECN 1325功能丰富,是电梯电机控制系统的理想选择。它的数据传输能力,例如绝对位置值的传输能力,高分辨率,传输数字位置值周期时间短,以及更好的连接技 术使它能提升控制系统性能,它的监测以及诊断功能帮助用户进行预防性保养和定期维护。它与海德汉其他电气接口型号编码器的机械尺寸兼容,因此使电梯电机制 造商能更方便地选用新一代旋转编码器。


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