1. Что такое кодировщик?
В ходе работыЧервячный редуктор N20, двигатель постоянного токаПараметры, такие как ток, скорость и относительное положение вращающегося вала по окружности, отслеживаются в режиме реального времени для определения состояния корпуса двигателя и буксируемого оборудования, а также для управления рабочими условиями двигателя и оборудования в режиме реального времени, что позволяет реализовать множество специфических функций, таких как сервоуправление и регулирование скорости. В данном случае применение энкодера в качестве измерительного элемента не только значительно упрощает измерительную систему, но и обеспечивает точность, надежность и мощность. Энкодер представляет собой вращательный датчик, преобразующий физические величины положения и перемещения вращающихся частей в серию цифровых импульсных сигналов, которые собираются и обрабатываются системой управления для выдачи ряда команд по настройке и изменению рабочего состояния оборудования. Если энкодер объединен с зубчатой рейкой или винтом, его также можно использовать для измерения положения и перемещения линейных движущихся частей.
2. Классификация кодировщиков
Основная классификация энкодеров:
Энкодер — это механически-электронное устройство, представляющее собой тесно связанное высокоточное измерительное устройство, которое кодирует, преобразует сигналы или данные для передачи, обмена и хранения сигнальных данных. В зависимости от характеристик энкодеры классифицируются следующим образом:
● Кодовый диск и кодовая шкала. Энкодер, преобразующий линейное перемещение в электрический сигнал, называется кодовой шкалой, а энкодер, преобразующий угловое перемещение в телекоммуникационный сигнал, называется кодовым диском.
● Инкрементальные энкодеры. Предоставляют информацию, такую как положение, угол и количество оборотов, и определяют соответствующую скорость числом импульсов на оборот.
● Абсолютный энкодер. Предоставляет информацию, такую как положение, угол и количество оборотов с угловыми приращениями, причем каждому угловому приращению присваивается уникальный код.
● Гибридный абсолютный энкодер. Гибридный абсолютный энкодер выдает два набора информации: один набор используется для определения положения полюса с помощью функции абсолютной информации, а другой набор в точности совпадает с выходной информацией инкрементального энкодера.
Энкодеры, широко используемые в двигателях:
●Инкрементальный энкодер
Используя принцип фотоэлектрического преобразования, устройство выдает три набора прямоугольных импульсов A, B и Z. Разность фаз между двумя наборами импульсов A и B составляет 90°, что позволяет легко определять направление вращения; фаза Z соответствует одному импульсу на оборот и используется для позиционирования в качестве опорной точки. Преимущества: простая принципиальная конструкция, средний механический срок службы более десятков тысяч часов, высокая помехоустойчивость, высокая надежность и возможность передачи на большие расстояния. Недостатки: невозможность вывода информации об абсолютном положении вращения вала.
● Абсолютный энкодер
На круглой кодовой пластине датчика вдоль радиального направления расположено несколько концентрических кодовых каналов, каждый из которых состоит из светопропускающих и несветопропускающих секторов. Количество секторов соседних кодовых каналов вдвое больше, а общее количество кодовых каналов на кодовой пластине равно количеству двоичных разрядов. При изменении положения кодовой пластины каждый фоточувствительный элемент преобразуется в соответствующий уровень сигнала в зависимости от наличия или отсутствия света, образуя двоичное число.
Характерной особенностью этого типа энкодеров является отсутствие необходимости в счетчике, а также возможность считывания фиксированного цифрового кода, соответствующего положению, в любой точке вращающейся оси. Очевидно, что чем больше кодовых каналов, тем выше разрешение, и для энкодера с N-битным двоичным разрешением кодовый диск должен содержать N кодовых каналов. В настоящее время в Китае представлены 16-битные абсолютные энкодеры.
3. Принцип работы кодировщика
На фотоэлектрическом кодовом диске с центральной осью нанесены круговые и темные линии записи, а для считывания данных используются фотоэлектрические передающие и приемные устройства. Четыре группы синусоидальных сигналов объединены в A, B, C и D. Каждая синусоида отличается фазовым сдвигом на 90 градусов (360 градусов относительно окружной волны), а сигналы C и D инвертируются и накладываются на фазы A и B, что позволяет повысить стабильность сигнала; при каждом обороте выдается дополнительный импульс фазы Z, представляющий собой опорное положение нулевой точки.
Поскольку фазы А и В отличаются на 90 градусов, можно сравнить, находится ли фаза А впереди или фаза В впереди, чтобы определить прямое и обратное вращение энкодера, а нулевой опорный бит энкодера можно получить с помощью нулевого импульса. Материалы кодовых пластин энкодера: стекло, металл, пластик. На стеклянную кодовую пластину наносится очень тонкая гравированная линия, она обладает хорошей термостойкостью и высокой точностью. Металлическая кодовая пластина проходит напрямую без гравировки, она не хрупкая, но из-за определенной толщины металла точность ограничена, а ее термостойкость на порядок хуже, чем у стекла. Пластиковая кодовая пластина экономична, ее стоимость низка, но точность, термостойкость и срок службы у нее не очень хорошие.
Разрешение — это показатель, определяющий количество сквозных или темных гравированных линий за 360 градусов вращения, также известный как индексация разрешения или, проще говоря, количество линий, обычно от 5 до 10000 линий на оборот.
4. Принцип измерения положения и обратной связи.
Энкодеры занимают чрезвычайно важное место в лифтах, станках, системах обработки материалов, системах обратной связи двигателей, а также в измерительном и управляющем оборудовании. Энкодер использует дифракционную решетку и источник инфракрасного света для преобразования оптического сигнала в электрический сигнал TTL (HTL) через приемник. Анализируя частоту уровня TTL и количество высоких уровней, визуально отображаются угол поворота и положение вращения двигателя.
Поскольку угол и положение можно точно измерить, энкодер и инвертор могут быть объединены в систему управления с обратной связью для повышения точности управления, поэтому лифты, станки и т.д. могут использоваться с такой высокой точностью.
5. Резюме
В заключение, мы понимаем, что энкодеры делятся на инкрементальные и абсолютные в зависимости от их структуры, и оба типа преобразуют другие сигналы, например, оптические, в электрические сигналы, которые можно анализировать и контролировать. В нашей повседневной жизни лифты и станки основаны на точной регулировке двигателя, и благодаря обратной связи и замкнутому контуру управления электрическим сигналом, энкодер с инвертором также является естественным способом достижения точного управления.
Дата публикации: 20 июля 2023 г.