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更高一级:电梯电机数字旋转编码器

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图1

本文探讨了电梯驱动技术的各种要素。

近年来,对电梯技术的技术要求稳步增长。 例如,带有齿轮电机的传统电气驱动技术越来越多地被扭矩驱动系统所取代,通常基于永磁同步电机。 对于新建和现代化项目,买家青睐无齿轮电梯电机设计。

在电梯系统之间进行选择时,紧凑且免维护的设计、高功率密度和高能效对买家起着重要作用。 为乘客提供便利和提高质量的愿望与对由电机和控制设备组成的高效驱动包中的创新方法的需求相结合。 一个基本的组件组件是一个反馈系统,用于提供位置值,通过它可以在控制单元中确定电机的实际轴速度,并且电机线圈的换向可以遵循正确的相位。 海德汉的旋转控制器为此做出了贡献,在电子驱动控制中用作换向旋转编码器或绝对式旋转编码器。 在此应用中,绝对式旋转编码器具有明显的优势,尤其是在使用具有高分辨率和串行传输协议(无附加增量信号)的旋转编码器时,例如 Heidenhain 的 ECN 1325(图 1)。

ECN 1325 具有每转 25 位和高精度值,可提供无功驱动控制所需的分辨率。 每转这 33,554,432 个可区分位置是通过扫描、具有 2,048 条线的刻度(图 2)以及随后在为该任务开发的专用集成电路中对扫描信号进行 14 位插值生成的。 这为驱动控制器提供了足够的位置数据,并且在 8 MHz 的速率下,足以允许动态电机控制并为乘客提供优质的乘坐体验。

EnDat 2.2 双向串行接口上​​所需的位置值分配(例如,归零)使控制单元能够简单有效地以正确的相位为电机磁场提供换向以获得最佳扭矩。 由于旋转编码器的高分辨率,几乎可以将这种相位分配应用于任何数量的电机极对。 这使得仅使用一种旋转编码器版本就可以组合多种不同的电机设计。

双向接口作为电机和控制单元之间的通信链接提供了进一步的优势。 除了允许位置值传输外,它还允许传输编码器特定和电机特定参数,这些参数可以在系统启动阶段从旋转编码器电子设备的电可擦除可编程只读存储区加载到控制单元中,以及系统配置。 使用此功能在工厂预加载相关数据可减少初始服务并防止手动参数输入到驱动系统期间的输入错误。

该接口支持监控功能,以实现高电梯可用率。 旋转编码器电子元件还使温度传感器的评估程序成为可能。 除了内部的温度传感器外,编码器还采用了一种连接技术,可以评估电机线圈上温度传感器的编码器电路板,并通过 EnDat 2.2 传输协议将评估数据传输到更高级别的电子设备。 此外,编码器电子装置中以评估编号形式生成的诊断值可以通过接口传输,以评估编码器的功能储备。 如果价值减半变得至关重要,则可以采取预防措施以避免计划外维护停机。

ECN 1325 具有基于循环冗余校验和各种警告和报警源的确保高数据传输可靠性的例程,可提供高水平的自我监控和诊断。 轴转速高达 15,000 rpm,最高工作温度为 115°C,这凸显了其适用于要求严苛的电力驱动控制任务。

具有串行数据传输功能的新型旋转编码器设计已证明其抗电磁噪声能力,以推挽模式 (RS 485) 传输的位信息的抗噪声能力被归类为固体。 由于扫描信号是在旋转编码器中内插的,因此一根只有六到八根线的屏蔽电缆就足够了。 ECN 1325 的 3.6 至 4 V 电源范围消除了对远程感应线的需要,远程感应线可跟踪长电缆长度上的电压衰减。

与 ECN 1325 在功能和电气特性方面的技术改进相比,例如在换向编码器上使用正弦/余弦或晶体管晶体管逻辑信号在旋转编码器上生成、处理和传输信号,相同的机械尺寸确保了与其他产品的安装兼容性旋转编码器变体。 ECN 1325 采用经现场验证的锥形轴连接和胀环联轴器设计,在机械上兼容安装更熟悉的 ERN 1387、ERN 1326 和 ECN 1313。这使电机和电梯制造商能够保持统一的电机设计,而不管控制单元的特定接口要求。 这确保了电机应用的灵活性。 前面提到的模块化版本 (ExN 13xx) 也可作为具有 IP4 防护等级 (EN 64) 和附加电缆的可安装版本 (ExN 60529xx) 提供,以提供更好的防尘和防水保护。

ECN 1325 可以优化控制回路,并具有源自监控的诊断功能,可以调节预防性服务和维护间隔。 与 Heidenhain 其他电气接口变体的机械兼容性使电梯电机制造商能够轻松升级到新一代旋转编码器。

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电梯世界| 2012 年 XNUMX 月封面

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