Enkoderler — Döner açı sensörleri

Çeşitli endüstriyel ekipman türlerinde konumlandırma, basit görünümlü cihazlar - kodlayıcılar (veya başka bir deyişle açı sensörleri) kullanılarak sağlanır.

Kodlayıcılar, doğrusal veya döner hareketi ikili bir dijital sinyale dönüştürmek için kullanılır. Bir kodlayıcı, şaftı incelenen nesnenin dönen şaftına bağlı olan ve ikincisinin dönme açısının elektronik kontrolünü sağlayan bir cihazdır. Çalışma prensibine göre kodlayıcılar optik ve manyetik olarak ayrılır.

Optik kodlayıcının şaftında, çevresinde bir LED ve bir fototransistörün bulunduğu, formda bir çıkış sinyalinin oluşumunu sağlayan aralıklı pencerelere sahip bir disk vardır. dikdörtgen darbe trenleri hem pencere sayısıyla hem de diskin / milin dönüş hızıyla orantılı bir frekansla. Darbe sayısı dönme açısını gösterir.

Optik kodlayıcılar artımlı ve mutlak kodlayıcılar olarak mevcuttur.

Artımlı kodlayıcılar, temel yarıçapla aynı boyutta birçok pencereye ve iki okumaya sahip aralıklı bir diske sahiptir. optokuplörler, bu, milin hem dönüş açısını hem de dönüş yönünü sabitlemenizi sağlar.Diskin ekstra yarıçapında, başlangıç ​​konumunu (ev) tanımlayan tek bir kırılma penceresi ve karşılık gelen bir optokuplör vardır.

Negatif Tork - Artımlı kodlayıcılar, dönüş durdurulduğunda kaydedilmeyen bilgiler olan dönüş açısının göreceli bir okumasını sağlar. Avantajları, yüksek çözünürlükte ve yüksek çalışma frekansında tasarım basitliğini (ve buna bağlı olarak düşük maliyeti) içerir.

Artan dayanıklılığa sahip artımlı enkoderler endüstriyel uygulamalara odaklanır - makine mühendisliği, haddehaneler, gemi yapımı, tekstil, ayakkabı, ağaç işleri. Bu tür kodlayıcılar için belirleyici parametreler, dönüş açısındaki çözünürlük, yüksek frekanslarda çalışabilme, zorlu ortam koşullarına dayanacak yüksek derecede korumadır.

Optik sensöre giden ışık huzmesini kesen çizgileri veya çentikleri olan bir disk. Bir elektronik devre, ışın kırılmalarını algılar ve kodlayıcıdan dijital çıkış darbeleri üretir.

Kodlama diski - milin açısal yer değiştirmelerini dijital forma dönüştürmek için bir cihaz. Dijital kodun geometrik bir görüntüsü kodlama diskine uygulanır. Kod biti sembolleri, eşmerkezli bir iz üzerinde uygulanır ve en az önemli (daha az önemli) bitler, çevreye daha yakın yerleştirilir.

Kodun okunma yöntemine bağlı olarak (temas, fotoelektrik, elektromanyetik, indüksiyon, elektrostatik vb.), kodun geometrik görüntüsü elektriksel olarak iletken ve elektriksel olarak yalıtılmış, şeffaf ve opak, manyetik ve manyetik olmayan vb.

En yaygın olanı, bazı bitlerin sınırın bir tarafında ve bazılarının diğer tarafında okunabildiği (yanlış kurulum nedeniyle) ayrı ayrı bölümlerin sınırlarını geçerken hataların oluşmasını hariç tutan ikili kod çeşitlerine sahip kodlama diskleriydi. Çıkarılabilir cihazların veya disk dönerken eşzamanlı olmayan okuma kodu nedeniyle Bu kodlar, sözde Fau kodunu (Barker kodu) ve Refleks kodunu (Grey kodu) içerir.

Bazı optik döner kodlayıcılar, yansıtıcı bir kodlayıcı diski kullanır. Bu disk, ışığı emen veya yansıtan alternatif bölümlere sahiptir ve ışık kaynağı, alıcı ile birlikte diskin bir tarafında bulunur. Yalnızca bir ışık kaynağı ve alıcı varsa, sensörden gelen darbelerin sırası, diskin önceki konumuna göre kaç adım döndüğünü bulmanızı sağlar.

Bir sensör dönüş yönünü söyleyemez, ancak ikinci bir kaynak-alıcı çifti eklerseniz, birinciden 90 faz dışı, o zaman mikrodenetleyici, diskin dönüş yönünü, aralarındaki faz farkına göre belirleyebilir. nabız trenleri.

Diskin göreli dönüşünü algılayan ancak mutlak açısal konumunu ölçemeyen herhangi bir sistemin artımlı bir kodlayıcı olduğu unutulmamalıdır.

Bir mutlak kodlayıcının, göreceli boyutları ikili kod tarafından belirlenen ve aynı anda okunan, her açısal konum için kodlanmış bir çıkış sinyali veren (Gray kodu, ikili kod...) farklı yarıçaplara sahip eşmerkezli pencereleri olan süreksiz bir diski vardır.

Bu durumda, dijital bir sayaç olmadan milin anlık konumu hakkında veri elde etmek veya çıkışta elektrik gürültüsünden korunan kodlanmış bir kelime — «n bit» olduğundan, başlangıç ​​konumuna geri dönmek mümkündür.

Mutlak kodlayıcılar, giriş verilerinin uzun süre saklanmasını gerektiren uygulamalarda kullanılır, ancak tasarım olarak daha karmaşık ve daha pahalıdırlar.

Fieldbus arabirimli mutlak enkoderler, CANopen, ProfiBus, DeviceNet, Ethernet, InterBus standartlarına uygun fieldbus iletişimi için bir çıkış arabirimine sahiptir ve dönüş açısını belirlemek için bir ikili kod kullanır. Yukarıdaki iletişim arayüzleri, bir dizi parametreye göre programlanabilir: örneğin dönüş yönü, devir başına darbe çözünürlüğü, baud hızı.

Motor miline monte edilen enkoderler etkin bir şekilde hassas konumlandırma kontrolü sağlar. Bu tür enkoderler genellikle "delikli" versiyonda üretilir ve motor milinin boşluğunu dengelemeye izin veren özel kaplinler, tasarımlarının önemli unsurlarıdır.

Yukarıdaki koşullar altında konumlandırma, en etkili şekilde, şaftın açısal yer değiştirmesinin elektronik bir sinyale dönüştürülmesinin Hall etkisine dayalı olarak temassız bir şekilde gerçekleştirildiği ve içerideki optik kıyıcının dönüşü ile ilgili olmayan bir manyetik kodlayıcı sağlar. sensör ve 60.000 rpm'ye kadar hızlarda sinyal işlemeye izin verir.

Bir manyetik kodlayıcıda, üzerine kalıcı bir silindirik mıknatısın sabitlendiği bir dış milin yüksek hızlı dönüşü, tek bir yarı iletken kristal üzerinde bir sinyal işleme denetleyicisi ile birleştirilmiş bir Hall sensörü tarafından algılanır.

Kalıcı mıknatısın kutupları mikro devre üzerinde döndüğünde Salon sensörü değişken manyetik indüksiyon vektörü, şaft dönüş açısının anlık değeri hakkında bilgi içeren Hall voltajını indükler. Mikrodenetleyici, Hall geriliminin konumlama açısı parametresine hızlı bir şekilde dönüştürülmesini sağlar.

Mıknatıs ve Hall sensör elemanlarının doğrudan mekanik bağlantısı olmadan bu tür bir dönüştürme olasılığı, manyetik kodlayıcıların ana avantajıdır, onlara yüksek güvenilirlik ve dayanıklılık sağlar ve endüstriyel otomasyon, baskı, metal işleme ile ilgili yüksek hızlı uygulamalarda verimli bir şekilde çalışmalarına izin verir. , Ölçme ve Ölçme Ekipmanları.