1. Co to jest enkoder
Podczas operacjiSilnik prądu stałego z przekładnią ślimakową N20Parametry takie jak prąd, prędkość i względne położenie wału obrotowego są monitorowane w czasie rzeczywistym, aby określić stan korpusu silnika i holowanego urządzenia, a ponadto kontrolować warunki pracy silnika i urządzenia w czasie rzeczywistym, realizując w ten sposób wiele specyficznych funkcji, takich jak serwomechanizm i regulacja prędkości. Zastosowanie enkodera jako front-endowego elementu pomiarowego nie tylko znacznie upraszcza system pomiarowy, ale jest również precyzyjne, niezawodne i wydajne. Enkoder to czujnik obrotowy, który przetwarza fizyczne wielkości położenia i przemieszczenia obracających się części na serię cyfrowych sygnałów impulsowych, które są zbierane i przetwarzane przez system sterowania w celu wydania serii poleceń regulujących i zmieniających stan pracy urządzenia. W połączeniu z listwą zębatą lub śrubą, enkoder może być również używany do pomiaru położenia i przemieszczenia liniowych części ruchomych.
2. Klasyfikacja koderów
Podstawowa klasyfikacja enkoderów:
Enkoder to mechaniczne i elektroniczne połączenie precyzyjnego urządzenia pomiarowego, które umożliwia kodowanie sygnału lub danych, ich konwersję, komunikację, transmisję i przechowywanie. Ze względu na różne cechy, enkodery klasyfikuje się następująco:
● Dysk kodowy i skala kodowa. Enkoder, który zamienia przesunięcie liniowe na sygnał elektryczny, nazywa się skalą kodową, a ten, który zamienia przesunięcie kątowe na sygnał telekomunikacyjny, nazywa się dyskiem kodowym.
● Enkodery inkrementalne. Dostarczają informacji takich jak położenie, kąt i liczba obrotów, a także definiują odpowiednią szybkość na podstawie liczby impulsów na obrót.
● Enkoder absolutny. Dostarcza informacji takich jak pozycja, kąt i liczba obrotów w przyrostach kątowych, a każdemu przyrostowi kątowemu przypisany jest unikalny kod.
● Hybrydowy enkoder absolutny. Hybrydowy enkoder absolutny generuje dwa zestawy informacji: jeden zestaw informacji służy do wykrywania położenia bieguna z funkcją informacji absolutnej, a drugi zestaw jest dokładnie taki sam jak informacje wyjściowe enkodera inkrementalnego.
Enkodery powszechnie stosowane w silnikach:
●Enkoder inkrementalny
Bezpośrednio wykorzystując zasadę konwersji fotoelektrycznej do generowania trzech zestawów impulsów prostokątnych A, B i Z. Różnica faz między dwoma zestawami impulsów A i B wynosi 90°, co ułatwia ocenę kierunku obrotu; faza Z to jeden impuls na obrót i służy do pozycjonowania punktu odniesienia. Zalety: prosta konstrukcja, średnia żywotność mechaniczna sięgająca dziesiątek tysięcy godzin, wysoka odporność na zakłócenia, wysoka niezawodność i możliwość transmisji na duże odległości. Wady: brak możliwości generowania informacji o położeniu bezwzględnym wału obrotowego.
● Enkoder absolutny
Na okrągłej płytce kodowej czujnika znajduje się kilka koncentrycznych kanałów kodowych wzdłuż kierunku promieniowego. Każdy kanał składa się z sektorów przepuszczających i nieprzepuszczających światło. Liczba sektorów sąsiednich kanałów kodowych jest dwukrotnie większa, a liczba kanałów kodowych na płytce kodowej jest równa liczbie cyfr binarnych. Gdy płytka kodowa znajduje się w różnych pozycjach, każdy element światłoczuły jest konwertowany na odpowiedni poziom sygnału, w zależności od natężenia światła, tworząc liczbę binarną.
Ten typ enkodera charakteryzuje się brakiem konieczności stosowania licznika, a stały kod cyfrowy odpowiadający pozycji można odczytać w dowolnym położeniu osi obrotowej. Oczywiście, im więcej kanałów kodowych, tym wyższa rozdzielczość, a w przypadku enkodera o rozdzielczości binarnej N-bitowej, dysk kodowy musi mieć N kanałów kodowych. Obecnie w Chinach dostępne są 16-bitowe enkodery absolutne.
3. Zasada działania enkodera
Za pomocą fotoelektrycznej tarczy kodowej z osią w środku znajdują się okrągłe przejścia i ciemne linie napisów. Do odczytu służą fotoelektryczne urządzenia nadawczo-odbiorcze. Cztery grupy sygnałów sinusoidalnych są łączone w A, B, C i D. Każda fala sinusoidalna różni się fazą o 90 stopni (360 stopni w stosunku do fali obwodowej), a sygnały C i D są odwracane i nakładane na fazy A i B, co może zwiększyć stabilność sygnału. Kolejny impuls fazy Z jest wyprowadzany dla każdego obrotu, aby reprezentować położenie odniesienia zerowego.
Ponieważ dwie fazy A i B różnią się o 90 stopni, można porównać, czy faza A jest z przodu, czy faza B jest z przodu, aby rozróżnić obrót enkodera do przodu i do tyłu, a bit zerowy enkodera można uzyskać za pomocą impulsu zerowego. Materiały płytki kodowej enkodera to szkło, metal, plastik. Szklana płytka kodowa jest osadzana na szkle bardzo cienką grawerowaną linią, jej stabilność termiczna jest dobra, wysoka precyzja, metalowa płytka kodowa bezpośrednio przechodzi, a nie grawerowana linia, nie jest krucha, ale ponieważ metal ma pewną grubość, dokładność jest ograniczona, jej stabilność termiczna jest rząd wielkości gorsza niż szkła, plastikowa płytka kodowa jest ekonomiczna, jej koszt jest niski, ale dokładność, stabilność termiczna i żywotność są słabe.
Rozdzielczość - koder określający, ile linii przelotowych lub ciemnych wygrawerowanych przypada na obrót o 360 stopni, nazywany jest rozdzielczością, znany również jako rozdzielczość indeksowania lub bezpośrednio liczba linii, zwykle od 5 do 10 000 linii na obrót indeksowania.
4. Zasada pomiaru położenia i sterowania sprzężeniem zwrotnym
Enkodery zajmują niezwykle ważną pozycję w windach, obrabiarkach, obróbce materiałów, systemach sprzężenia zwrotnego silników, a także w urządzeniach pomiarowych i sterujących. Enkoder wykorzystuje siatkę dyfrakcyjną i źródło światła podczerwonego do konwersji sygnału optycznego na sygnał elektryczny TTL (HTL) za pośrednictwem odbiornika. Analiza częstotliwości poziomu TTL i liczby stanów wysokich pozwala na wizualne odzwierciedlenie kąta obrotu i położenia obrotowego silnika.
Ponieważ kąt i położenie można dokładnie zmierzyć, enkoder i falownik można połączyć w układ sterowania w pętli zamkniętej, co zwiększa dokładność sterowania, dzięki czemu windy, obrabiarki itp. mogą być wykorzystywane z tak dużą precyzją.
5. Podsumowanie
Podsumowując, rozumiemy, że enkodery dzielą się na inkrementalne i absolutne, w zależności od ich struktury, i oba przekształcają inne sygnały, takie jak sygnały optyczne, na sygnały elektryczne, które można analizować i kontrolować. Powszechnie stosowane windy i obrabiarki opierają się na precyzyjnej regulacji silnika, a dzięki zamkniętej pętli sprzężenia zwrotnego sterowania sygnałem elektrycznym, enkoder z falownikiem jest również naturalnym sposobem na uzyskanie precyzyjnej kontroli.
Czas publikacji: 20 lipca 2023 r.