Что такое энкодер?
В процессе работы двигателя мониторинг параметров в реальном времени, таких как ток, скорость вращения и относительное положение по окружности вращающегося вала, позволяет определить его состояние.моторуправление корпусом и буксируемым оборудованием, а также управление двигателем и условиями работы оборудования в режиме реального времени, что позволяет осуществлять сервоуправление, регулирование скорости и многие другие специфические функции.
В данном случае применение энкодера в качестве измерительного элемента не только значительно упрощает систему измерений, но и обеспечивает точность, надежность и высокую мощность.
Энкодер — это вращательный датчик, преобразующий положение и перемещение вращающихся частей в серию цифровых импульсных сигналов, которые собираются и обрабатываются системой управления для выдачи ряда команд, регулирующих и изменяющих рабочее состояние оборудования. Если энкодер объединен с зубчатой передачей или винтовым механизмом, его также можно использовать для измерения физических величин положения и перемещения линейных движущихся частей.
Базовая классификация кодировщика
Энкодер — это механическое и электронное устройство, представляющее собой тесное сочетание прецизионных измерительных приборов, предназначенное для кодирования, преобразования, передачи и хранения сигналов и данных.
Энкодер — это прецизионное измерительное устройство, объединяющее механические и электронные компоненты для кодирования, преобразования, передачи и хранения сигналов и данных. В зависимости от характеристик классификация энкодеров следующая: кодовый диск и кодовая шкала: линейное перемещение преобразуется в электрические сигналы (кодовый диск), угловое перемещение — в телекоммуникационные сигналы; инкрементальный энкодер: обеспечивает передачу положения, угла и количества оборотов, а также количества импульсов на оборот для определения скорости передачи; абсолютный энкодер: предоставляет информацию, такую как положение, угол и количество оборотов, с угловыми приращениями; каждому угловому приращению присваивается уникальный код.
- Гибридные абсолютные энкодеры: Гибридные абсолютные энкодеры выдают два набора информации: один набор информации используется для определения положения магнитных полюсов с помощью функции абсолютной информации; другой набор в точности совпадает с выходной информацией инкрементальных энкодеров.
Часто используемые энкодеры длямоторы
Инкрементальный энкодер
Используя принцип фотоэлектрического преобразования, устройство выдает три набора прямоугольных импульсов A, B и Z. Два набора импульсов A и B имеют разность фаз 90°, что позволяет легко определить направление вращения; импульс Z с фазовым сдвигом за каждый оборот используется для позиционирования в качестве опорной точки. Преимущества: простая конструкция, средний механический срок службы в десятки тысяч часов и более, высокая помехоустойчивость, высокая надежность, подходит для передачи на большие расстояния. Недостатки: невозможность вывода информации об абсолютном положении вращения вала.
Абсолютные энкодеры
Цифровой датчик с прямым выходом, датчик представляет собой круговой кодовый диск с концентрическими кодовыми каналами, расположенными вдоль радиального направления. Каждый канал состоит из светопрозрачных и светонепроницаемых секторов, между которыми находится множество смежных секторов кодового канала. Количество кодовых каналов на кодовом диске определяется соотношением количества двоичных разрядов на кодовом диске и количества битов на нем. На стороне кодового диска расположен источник света, а на другой стороне каждого кодового канала находится светочувствительный элемент. При изменении положения кодового диска светочувствительный элемент преобразует соответствующий уровень сигнала в двоичное число в зависимости от наличия или отсутствия света.
Этот тип энкодера характеризуется тем, что не требует счетчика, и фиксированный цифровой код, соответствующий положению, может быть считан в любой точке вращающегося вала. Очевидно, что чем больше кодовых каналов, тем выше разрешение; для энкодера с N-битным двоичным разрешением кодовый диск должен иметь N каналов штрихкода. В настоящее время существуют 16-битные абсолютные энкодеры.
Принцип работы энкодера
В центре, между валом фотоэлектрической кодовой пластины и кольцом, проходящим через темные линии, расположены фотоэлектрические передающие и приемные устройства для считывания сигналов, позволяющие получить четыре набора синусоидальных сигналов, объединенных в A, B, C, D, каждый из которых имеет разность фаз 90 градусов (относительно круговой волны на 360 градусов), при этом сигналы C и D инвертируются и накладываются на двухфазные сигналы A и B, что позволяет усилить сигнал для его стабилизации; и каждый оборот устройства выдают импульс Z-фазы, соответствующий нулевому положению.
Поскольку разница фаз А и В составляет 90 градусов, ее можно сравнить с фазой А или фазой В, расположенными спереди, чтобы определить положительное и обратное вращение энкодера. С помощью нулевого импульса можно получить нулевое положение энкодера.
Материалы для энкодерных дисков могут быть стеклом, металлом или пластиком. Стеклянный диск имеет очень тонкую гравированную линию, нанесенную на стекло, что обеспечивает хорошую термостойкость и высокую точность. Металлический диск проходит гравированную линию напрямую, не будучи хрупким, но из-за определенной толщины металла точность ограничена, а его термостойкость на порядок хуже, чем у стекла. Пластиковый диск экономичен, его стоимость низка, но точность, термостойкость и срок службы хуже.
Разрешение — показатель, определяющий количество сквозных или темных линий на каждые 360 градусов вращения, также известный как разрешение индекса или, проще говоря, количество линий, обычно от 5 до 10 000 линий на оборот индекса.
Принципы измерения положения и обратной связи в системах управления
Энкодеры занимают чрезвычайно важное место в лифтах, станках, системах обработки материалов, системах обратной связи двигателей, а также в измерительном и контрольном оборудовании. Энкодеры используют оптические решетки и источники инфракрасного света для преобразования оптических сигналов в электрические сигналы TTL (HTL) через приемник, который визуально отражает угол поворота и положение двигателя, анализируя частоту уровней TTL и количество высоких уровней.
Поскольку угол и положение можно точно измерить, становится возможным создание замкнутой системы управления с энкодером и инвертором для повышения точности управления, именно поэтому лифты, станки и т.д. могут использоваться с такой высокой точностью.
Краткое содержание
В заключение, мы понимаем, что энкодер делится на два типа в зависимости от структуры: инкрементальный и абсолютный. Также существуют и другие сигналы, например, оптические, которые можно преобразовывать в электрические сигналы для анализа и управления. В современных станках точная регулировка двигателя осуществляется посредством обратной связи по электрическому сигналу, а энкодер с частотным преобразователем также является само собой разумеющимся средством для достижения точного управления.
Дата публикации: 23 февраля 2024 г.