Dlaczego potrzebuję enkodera w moim silniku? Jak działają enkodery?

Czym jest enkoder?

Podczas pracy silnika, monitorowanie w czasie rzeczywistym parametrów, takich jak prąd, prędkość obrotowa i względne położenie kierunku obwodowego wału obrotowego, określa stansilniknadwoziem i holowanym sprzętem, a ponadto sterowanie w czasie rzeczywistym silnikiem i warunkami pracy sprzętu, realizując w ten sposób serwomechanizmy, regulację prędkości i wiele innych specjalistycznych funkcji.

Zastosowanie enkodera jako czołowego elementu pomiarowego nie tylko znacznie upraszcza system pomiarowy, ale także zwiększa jego dokładność, niezawodność i wydajność.

Enkoder to czujnik obrotowy, który przetwarza położenie i przemieszczenie obracających się części na serię cyfrowych sygnałów impulsowych, które są zbierane i przetwarzane przez system sterowania w celu wydawania serii poleceń regulujących i zmieniających stan pracy urządzenia. W połączeniu z przekładnią zębatą lub śrubą, enkoder może być również używany do pomiaru wielkości fizycznych położenia i przemieszczenia liniowych elementów ruchomych.

Podstawowa klasyfikacja enkoderów

Koder to mechaniczne i elektroniczne urządzenie pomiarowe o dużej dokładności, służące do kodowania, konwersji, komunikacji, transmisji i przechowywania sygnału lub danych.
Enkoder to precyzyjne urządzenie pomiarowe, które łączy elementy mechaniczne i elektroniczne w celu kodowania, konwersji, komunikacji, transmisji i przechowywania sygnałów oraz danych. Ze względu na różne cechy, klasyfikacja enkoderów jest następująca: dysk kodowy i skala kodowa: przesunięcie liniowe w sygnały elektryczne zwane enkoderem skali kodowej, przesunięcie kątowe w sygnały telekomunikacyjne dla dysku kodowego, - enkoder inkrementalny: w celu określenia położenia, kąta i liczby okrążeń itp., a także liczby impulsów na obrót, w celu określenia szybkości separacji. - enkoder absolutny: w celu dostarczenia informacji takich jak położenie, kąt i liczba obrotów w przyrostach kątowych, przy czym każdy przyrost kątowy ma unikalny kod.
- Hybrydowe enkodery absolutne: Hybrydowe enkodery absolutne wyprowadzają dwa zestawy informacji: jeden zestaw informacji jest używany do wykrywania położenia biegunów magnetycznych, z funkcją informacji absolutnej; drugi zestaw jest dokładnie taki sam jak informacje wyjściowe enkoderów inkrementalnych.

Najczęściej używane enkoderysilniki

Enkoder inkrementalny

Bezpośrednio wykorzystując zasadę konwersji fotoelektrycznej do generowania trzech zestawów impulsów prostokątnych A, B i Z. Dwa zestawy impulsów A, B z różnicą faz 90° pozwalają na łatwe określenie kierunku obrotu; faza Z – każdy obrót impulsu, służy do pozycjonowania punktu odniesienia. Zalety: prosta zasada konstrukcji, średnia żywotność mechaniczna rzędu dziesiątek tysięcy godzin lub więcej, wysoka odporność na zakłócenia, wysoka niezawodność, odpowiedni do transmisji na duże odległości. Wady: brak możliwości generowania informacji o położeniu bezwzględnym wału obrotowego.

Enkodery absolutne

Cyfrowy czujnik z bezpośrednim wyjściem, czujnik kołowy tarczy kodowej wzdłuż kierunku promieniowego szeregu koncentrycznych kanałów kodowych, każdy kanał przez sektory przepuszczające światło i nieprzepuszczające światła pomiędzy kompozycją liczby sąsiednich sektorów kanału kodowego jest podwójną relacją między liczbą kanałów kodowych na tarczy kodowej jest liczbą cyfr binarnych na liczbie kanałów kodowych jest liczbą bitów jego tarczy kodowej, w tarczy kodowej po stronie źródła światła, po drugiej stronie odpowiadającej każdemu kanałowi kodowemu znajduje się element światłoczuły; gdy tarcza kodowa znajduje się w innym położeniu, element światłoczuły, w zależności od światła lub nie, konwertuje odpowiedni poziom sygnału, aby utworzyć liczbę binarną. Gdy tarcza kodowa znajduje się w innym położeniu, każdy element światłoczuły konwertuje odpowiedni poziom sygnału, w zależności od tego, czy jest oświetlony, czy nie, aby utworzyć liczbę binarną.

Ten typ enkodera charakteryzuje się tym, że nie wymaga licznika, a stały kod cyfrowy odpowiadający pozycji może być odczytany w dowolnym położeniu obracającego się wału. Oczywiście, im więcej kanałów kodu, tym wyższa rozdzielczość – w przypadku enkodera o rozdzielczości binarnej N-bitowej, dysk kodowy musi mieć N kanałów kodu kreskowego. Obecnie dostępne są 16-bitowe enkodery absolutne.

Zasada działania enkodera

W centrum płytki kodującej fotoelektrycznej, która ma pierścień przechodzący przez ciemne linie, znajdują się fotoelektryczne urządzenia nadawcze i odbiorcze do odczytu, aby uzyskać cztery zestawy sygnałów fali sinusoidalnej połączonych w A, B, C, D, przy czym każda fala sinusoidalna ma różnicę fazową wynoszącą 90 stopni (w stosunku do fali obwodowej dla 360 stopni), odwrócenie sygnału C, D nałożone na dwufazowy sygnał A, B, który można wzmocnić w celu stabilizacji sygnału; a drugi co obrót, aby wyprowadzić impuls fazy Z w imieniu pozycji zerowej Pozycji odniesienia.
Ponieważ A i B to dwie fazy o różnicy 90 stopni, można je porównać z fazą A z przodu lub fazą B z przodu, aby rozróżnić dodatnie i odwrotne obroty enkodera, za pomocą impulsu zerowego można uzyskać zerową pozycję odniesienia enkodera.

Materiał dysku enkodera to szkło, metal i plastik. Dysk szklany jest osadzony w szkle na bardzo cienkiej, grawerowanej linii. Jego stabilność termiczna jest dobra, a precyzja wysoka. Metalowy dysk przechodzi bezpośrednio przez grawerowaną linię. Nie jest kruchy, ale ze względu na pewną grubość metalu precyzja jest ograniczona, a jego stabilność termiczna jest o rząd wielkości gorsza niż szkła. Plastikowy dysk jest ekonomiczny, jego koszt jest niski, ale dokładność, stabilność termiczna i żywotność są gorsze. Plastikowe dyski są ekonomiczne, ale dokładność, stabilność termiczna i żywotność są gorsze.

Rozdzielczość - koder określający liczbę linii przechodzących lub ciemnych na obrót o 360 stopni nazywa się rozdzielczością, znaną również jako rozdzielczość indeksu lub bezpośrednio nazywaną liczbą linii, zwykle od 5 do 10 000 linii na indeks obrotu.

Pomiar położenia i zasady sterowania sprzężeniem zwrotnym

Enkodery zajmują niezwykle ważną pozycję w windach, obrabiarkach, systemach przetwarzania materiałów, systemach sprzężenia zwrotnego silników oraz urządzeniach pomiarowo-kontrolnych. Enkodery wykorzystują siatki optyczne i źródła światła podczerwonego do konwersji sygnałów optycznych na sygnały elektryczne TTL (HTL) za pośrednictwem odbiornika, który wizualnie odzwierciedla kąt obrotu i położenie silnika, analizując częstotliwość poziomu TTL i liczbę stanów wysokich.

Ponieważ kąt i położenie można zmierzyć dokładnie, możliwe jest utworzenie zamkniętego układu sterowania z enkoderem i falownikiem, co sprawia, że ​​sterowanie jest jeszcze bardziej precyzyjne. Dzięki temu możliwe jest tak dokładne wykorzystanie podnośników, obrabiarek itp.

Streszczenie

Podsumowując, rozumiemy, że enkodery dzielą się na inkrementalne i absolutne, w zależności od ich konstrukcji. Enkodery te, podobnie jak inne sygnały, takie jak sygnały optyczne, przekształcają się w sygnały elektryczne, które można analizować i kontrolować. W powszechnym użyciu są windy, a obrabiarki opierają się na precyzyjnej regulacji silnika poprzez sprzężenie zwrotne sygnału elektrycznego w pętli zamkniętej. Enkoder z przetwornicą częstotliwości jest również oczywistością, umożliwiającą precyzyjne sterowanie.