Push pull энкодер что это

Подключение энкодера к Ардуино и полнофункциональный код обработки для него

Немного подробностей

Собирая один из проектов с использованием encoder. Я не смог найти код для Ардуино выполняющий все мои условия. Так как для проекта нужно обрабатывать следующие команды: «Вращение без нажатия», «Вращение с нажатием», «Нажатие» и «Длинное нажатие», а так же требуется стабильная работа энкодера. Скетчи использующие один пин с прерыванием INT0 или INT1, работают отвратительно и при вращении вала энкодера вылетает очень много ошибок. Код без использования прерываний работает стабильно, но он не работает в фоновом режиме, его нужно встраивать в тело основной программы, что в свою очередь приводит к не своевременному срабатыванию обработчика и пропускам при вращении энкодера. Еще хуже обстоят дела с обработкой нажатия с вращением вала энкодера и обычным с нажатием. Пришлось написать свой код обработки, который исключает описанные выше проблемы. С дребезгом контактов я не стал бороться программно, так как это приводит к задержкам обработки. Проще и надежней использовать керамические конденсаторы.

Схема подключения энкодера к Ардуино

Для считывания сигналов с выходов EC-11, нужно использовать три цифровых входа Arduino. В схеме подключения я использовал редко используемые мной в своих проектах выводы Arduino(A1, A2 и A3). Внешние подтягивающие резисторы отсутствуют, так как я использовал внутреннюю подтяжку микроконтроллера. Конденсаторы нужны для гашения импульсов дребезга контактов. Если у вас новый и хороший энкодер, то можно обойтись и без них. Но на кнопку в любом случае потребуется конденсатор, так как ее дребезг неизбежен.

Используемые в схеме компоненты:

Скетч для Ардуино

Заключение

Результат работы кода меня порадовал и теперь я могу продолжить работу над своим новым проектом, который скоро здесь выложу. Надеюсь эта короткая статья вам понравилась и вы сможете воспользоваться моей наработкой в своих самоделках.

Если у Вас остались вопросы и замечания, пишите их в комментариях. Я с удовольствием на них отвечу.

Источник

Оптический инкрементальный энкодер OPKON PRI с цельным валом

Документация и ПО

Описание инкрементальных оптических энкодеров серии PRI

Инкрементальные энкодеры (датчики угла поворота, преобразователи угловых перемещений) предназначены для преобразования угла поворота или угловой скорости в импульсы. При одном обороте вала энкодер выдает фиксированное количество импульсов. Это количество импульсов — разрешение (количество импульсов на оборот), величина характеризующая точность энкодера.

Для удобства работы импульсы могут быть преобразованы в физическую величину: расстояние (количество оборотов, угол поворота) или в скорость (частоту вращения). Для этого применяют вторичные устройства, обрабатывающие сигнал: счетчики импульсов, тахометры и ПЛК.

Серия энкодеров PRI — это оптические энкодеры, наиболее универсальные в линейке инкрементальных энкодеров OPKON. Имеют разрешающую способность до 5000 импульсов на оборот, производятся в корпусах диаметром 40 мм или 50 мм.

Совместно с оптическими энкодерами серии PRI широко используются аксессуары OPKON, а также энкодеры других серий:

Особенности инкрементальных оптических энкодеров OPKON PRI

Принцип действия инкрементальных оптических энкодеров OPKON PRI

Инкрементальный энкодер — это устройство, преобразующее угловое перемещение вала в нормированный дискретный сигнал. Конструктивно энкодер состоит из измерительного преобразователя, защищенного корпусом и вала, передающего вращательное движение. Для защиты от внешних воздействий измерительной части предусмотрены уплотнения корпуса и вала, обеспечивающие защиту от внешних воздействий IP54. Со стороны вала расположен фланец с резьбовыми отверстиями (М3) для крепления энкодера.

Внешний вид инкрементального энкодера OPKON PRI

Внутри корпуса располагается фотоприемник (датчик) и взаимодействующий с ним специальный кодирующий диск. В качестве кодирующего диска используется лимб с нанесенными оптическими метками. Во время работы кодирующий диск приводится в движение валом и прерывает световой сигнал.

Таким образом, принцип действия энкодеров OPKON PRI основан на фотоэлектрическом эффекте: при попадании светового потока на фотоприемник, формируется сигнал, соответствующий логической единице, а при его отсутствии — логическому нулю.

Прерывание светового потока осуществляется вращающимся кодирующим диском. Количество прерываний строго постоянно и соответствует количеству меток на кодирующем диске. В характеристиках энкодеров эта величина обозначается как разрешение — количество импульсов, поступающих за один оборот (имп/об, PPR, pulse per revolution). С помощью него можно определить дискретность энкодера — перемещение, соответствующее одному импульсу энкодера.

Например, если использовать энкодеры с разрешением 100, 360 и 5000 имп/об, то один импульс будет соответствовать перемещению на 3.6°, 1°, 0.072° соответственно.

Зная разрешение энкодера и считая количество импульсов (контроллером или счетчиком) можно определить:

Представленные примеры справедливы для механизмов одностороннего действия. Измерение вращения в двух направлениях невозможно, так как один импульсный сигнал не может дать информацию о том, в какой момент произошла смена направления. Для решения этой проблемы в энкодерах используется два фотоприемника со специальным фильтром (маской), формирующих два сигнала (сигнал А и сигнал В). Данная конструкция позволяет энкодеру выдавать два импульсных сигнала, сдвинутых друг относительно друга на ¼ периода (90°).

Смещение сигналов обеспечивает возможность определения направления в пределах одного импульса. При вращении в прямом направление сигнал А всегда будет опережать сигнал В, а при вращении в обратном — наоборот, первым будет сигнал В.

Последовательность импульсов при прямом и обратном вращении

Помимо сигналов А и В в энкодерах дополнительно используется сигнал Z. Он выдает единичный импульс, при прохождении кодирующим диском полного оборота (360°). Сигнал Z позволяет подсчитывать количество оборотов. Таким образом, каждый энкодер оборудован тремя каналами (ABZ) для передачи сигнала.

Разрешение энкодера

Разрешение — это основной параметр энкодера, характеризующий его точность. На первый взгляд может показаться, что лучшим выбором является энкодер с максимальным разрешением. Но они имеют более высокую стоимость и к тому же могут быть не совместимы (по частоте сигнала) с вторичным прибором. Частота сигнала (вторичного прибора) накладывает ограничение на максимальное разрешение и максимальную скорость вращения энкодера.

Например: для ПЛК с максимальной частотой на входе 10 кГц, нужно выбрать энкодер, обеспечивающий дискретность в 1° при максимальной скорости вращения 3000 об/мин.

200 имп/об — это номинальное разрешение энкодера, но при использовании специальных алгоритмов счета его можно увеличить в 2 и в 4 раза. Для этого при счете учитываются сигнал не только канала А, но и канала В. При счете по двум каналам, для каждого импульса можно выделить четыре промежуточных состояния:

Существует три основных режима счета.

Типы выходных сигналов

Для передачи сигнала энкодеры могут быть оборудованы тремя типами выходов:

Универсальные выходы LineDriver

Подключение энкодера PRI 50AR6 HLD 1000 Z V3 2M5R SL-TS к контроллеру с NPN-входами Подключение энкодера PRI 50AR6 HLD 1024 Z V3 2M5R SL-TS к оборудованию с PNP-входами

Помехозащищенность дифференциального выходного сигнала

Помехозащищенность дифференциального сигнала выше, т.к. вторичное устройство (счетчик) отслеживает разницу между двумя сигналами (A и A ), а не между одиночным сигналом и уровнем питающего напряжения (А и V_общ.). Таким образом, помехи одинаково влияющие на два проводника (A и A ) при дальнейшей обработке сигнала (дифференциальным усилителем вторичного устройства) фильтруются и не вносят ошибок в измерения.

Отличия работы энкодеров со стандартным и дифференциальным выходными сигналами

Примеры использования инкрементальных оптических энкодеров PRI

Электропривод с векторным управлением

Для повышения качества регулирования электропривода применяются датчики обратной связи. К преобразователю частоты ELHART EMD-VL может быть подключен энкодер OPKON PRI 40AR6 HLD 1024 Z V3 2M5R SL-RF. Использование векторного режима с обратной связью позволяет повысить точность поддержания скорости. Для подключения энкодеров используются карты расширения для ПЧ EMD-V-PGC, EMD-V-PGC1 и EMD-V-PGC2.

Контроль скорости на автоматическом аппликаторе этикеток

Энкодеры OPKON PRI 40AR6 HLD 1024 Z V3 2M5R SL-TS применяются в этикетировочных машинах для измерения скорости подачи продукта или конвейера. Измерение скорости подачи коробок дает возможность синхронизировать скорости подачи этикеток и самого конвейера. При приближении коробки к ультразвуковому датчику microsonic nero подается команда запуска аппликатора. Запускается привод ELHART EMD-MINI, отвечающий за размотку и нанесение на коробку этикетки. При срабатывании датчика наличия этикетки microsonic esf-1 частотный преобразователь EMD-MINI останавливается. Применение энкодера позволяет автоматически изменять скорость разматывающего устройства (ПЧ EMD-MINI).

Контроль положения инструмента на станке с ЧПУ

Энкодер OPKON PRI 50AR6 HLD 5000 Z V3 2M5R SL-TS применяется для измерения положения инструмента на фрезерном станке с ЧПУ. Датчик присоединяется к ведомому валу и передает инкрементальный сигнал на стойку управления, таким образом контроллер отслеживает скорость и положение инструмента при фрезеровании. Также энкодер может устанавливаться на вал шпинделя для контроля оборотов фрезы. Благодаря высокому разрешению энкодера PRI50 (до 5000 имп/об) достигается высокая точность обработки детали. Для управления высокоскоростным шпинделем используется ПЧ EMD-MINI, обеспечивающий выходную частоту до 999 Гц.

Защита от раскачивания груза подвесной кран-балки

При движении ходовой каретки по путям возможно раскачивание груза. Для защиты от раскачивания применяется энкодер OPKON PRI 40AR6 HLD 1024 Z V3 2M5R SLRF совместно с преобразователем частоты EMD-VH. Применение ПЧ, работающего в векторном режиме с обратной связью позволяет плавно регулировать скорость движения без резких ускорений и рывков, тем самым снизить время простоя.

Источник

Пушпульный преобразователь. Еще один взгляд

В статье, представляющей собой сокращенный перевод [1], рассмотрен двухтактный пушпульный преобразователь, работающий в режиме управления по напряжению. Даны рекомендации, позволяющие обеспечить устойчивость работы преобразователя в этом режиме. Названы и обоснованы области применения данного решения, и показаны преимущества по сравнению с преобразователями с иной топологией.

Двухтактная схема в пушпульных, полумостовых и мостовых преобразователях позволяет получить более высокую эффективность преобразования энергии и большую плотность мощности по сравнению с однотактными схемами, такими как обратноходовые и прямоходовые преобразователи. Поэтому двухтактная топология популярна во многих приложениях, особенно в телекоммуникациях и автоэлектронике.
Разработчики, хорошо знакомые с двухтаткными схемами, знают, что режим управления по току обычно применяется для пушпульных и мостовых схем, тогда как режим управления по напряжению, как правило, используют в полумостовых схемах. Двухтактный преобразователь склонен к насыщению сердечника трансформатора. Любая асимметрия вольтсекундной характеристики между двумя фазами работы приводит к асимметрии магнитного потока, что вызывает возрастание постоянного тока.
В полумостовой схеме один вывод первичной обмотки трансформатора соединен с центральной точкой конденсаторного делителя входного напряжения, и несимметричность вольтсекундной характеристики приводит к смещению центральной точки конденсаторного делителя либо к земле, либо к входному напряжению. Режим управления по току компенсирует эту тенденцию, и потенциал центральной точки возвращается к исходному уровню.
Если длительность одной фазы дольше другой в режиме управления по напряжению в полумостовой схеме, то приложенное к трансформатору напряжение уменьшается, т.к. конденсатор разряжается больше, и напряжение на нем падает. Таким образом происходит регулирование вольтсекундной характеристики. Поэтому смещение потенциала центральной точки конденсаторного делителя играет роль отрицательной обратной связи и предотвращает насыщение трансформатора. Таким же образом необходимо ввести и отрицательную обратную связь в двухтактном преобразователе при работе в режиме управления по напряжению.

На практике подобные случаи почти не встречаются, т.к. помимо одинакового времени включения в фазах необходимо еще и совпадение сопротивлений DCR и _RDS(ON) в обеих частях схемы. Также из-за разности в динамических характеристиках ключей (время включения/выключения) неодинаковой оказывается и длительность открытого состояния ключа в каждой фазе. Следует учесть и джиттер генератора сигналов. Все перечисленное приводит к асимметрии фаз и смещению цикла перемагничивания от исходной точки (см. рис. 3). Поэтому токи намагничивания в полуобмотках различны. Если асимметрия фаз не компенсируется, то кривая перемагничивания смещается в сторону насыщения. При этом индуктивность обмотки уменьшается, и ток намагничивания резко возрастает, что приводит к отказу преобразователя.

При режиме управления по току во внутреннем (токовом) контуре управления ток первичной обмотки в каждом цикле сравнивается с сигналом ошибки, и вырабатывается управляющее воздействие, изменяющее вольт­секундную характеристику таким образом, чтобы уравновесить пиковый ток в обеих фазах. Как показано на рисунке 1, ток первичной обмотки складывается из тока намагничивания и тока нагрузки. Поэтому из-за быстрого изменения нагрузки возможна небольшая асимметрия фаз, но обычно она не приводит к сколько-либо существенным последствиям, т.к. величина B_PEAK существенно меньше B_SAT.
В режиме контроля по напряжению в каждом выходном цикле выходное напряжение сравнивается с заданным. Величина тока намагничивания не используется для выработки управляющего воздействия. Таким образом, режиму управления по напряжению не присуще балансирование рабочей характеристики и возврат частной кривой намагничивания трансформатора в исходное состояние. Следовательно, чтобы избежать насыщения сердечника, необходимо ввести отрицательную обратную связь, которая поможет сбалансировать вольтсекундную характеристику.

Естественно, возникает вопрос: если режим управления по току предотвращает насыщение сердечника трансформатора, то зачем рассматривать режим управления по напряжению для подобного типа преобразователя? И почему мы рассматриваем именно пушпульный преобразователь, а не какой-либо иной?
Ответ достаточно прост. Для ряда приложений характерен широкий диапазон изменений питающих напряжений. Например, в автомобильной электронике при холодном пуске двигателя напряжение может уменьшаться до 6 В, а в рабочем режиме увеличиваться до 15 В. Подобный провал напряжения делает бесперспективным применение мостовой или полумостовой схемы с драйверами верхних ключей. В пушпульном преобразователе оба ключа — нижние, поэтому он отлично подходит для приложений с малым входным напряжением. При малых, близких к нулю значениях токов, режим управления по току становится чувствительным к помехам. Длительность импульсов ШИМ может существенно отличаться от требуемой. Чтобы избежать этих проблем, к линейно изменяющемуся сигналу, используемому для генерации импульсов ШИМ, добавляют дополнительный линейно изменяющийся сигнал, увеличивая тем самым его амплитуду. С одной стороны, это стабилизирует работу ШИМ, но, с другой, усложняет управление и создает ряд проблем.
– При отсутствии или очень малой нагрузке величина дополнительного сигнала более зависит от напряжения, чем от тока, что может привести к неадекватной компенсации и возникновению колебаний.
– При величине заполнения более 50% дополнительный сигнал играет позитивную роль, однако при меньшей величине заполнения вновь возникают те же проблемы, приводящие к появлению колебаний.
Приведенные выше соображения показывают, что режим управления по напряжению в пушпульном преобразователе является привлекательным решением для многих приложений с пониженным входным напряжением и при большом диапазоне изменения нагрузки.

Как уже говорилось, при работе в режиме управления по напряжению в пушпульном преобразователе неизбежно возникает асимметрия фаз. Однако существуют и меры стабилизации, способные устранить этот недостаток.
Воздушный зазор в сердечнике трансформатора увеличивает удельное магнитное сопротивление. Магнитная проницаемость µ сердечника трансформатора обратно пропорциональна удельному магнитному сопротивлению. Таким образом, воздушный зазор уменьшает наклон петли гистерезиса (см. рис. 4) и отдаляет момент насыщения сердечника. Другими словами, введение воздушного зазора позволяет увеличить постоянную составляющую тока намагничивания.

Воздушный зазор — это тоже отличное средство уменьшить влияние разброса магнитных материалов при серийном производстве. Без воздушного зазора индуктивность прямо пропорциональна магнитной проницаемости ферромагнитного сердечника, свойства которого существенно зависят от температуры и характеристик материала сердечника. Последние варьируются в очень широких пределах. Введение воздушного зазора уменьшает зависимость индуктивности от магнитной проницаемости µ ферромагнитного материала и увеличивает стабильность и повторяемость характеристик трансформаторов.
Как показано на рисунке 4, воздушный зазор уменьшает индуктивность, в результате чего возрастает пиковый ток, следовательно, уменьшается эффективность преобразователя. Но в большинстве случаев этот эффект не очень значителен.
Как следует из рисунка 1, вольтсекундная характеристика при пушпульной схеме определяется следующим образом:

Полагая, что длительность одной фазы больше другой на Δt, новое значение тока можно описать выражением:

Увеличение тока приводит к возрастанию мощности, рассеиваемой в MOSFET. Сопротивление R_DS(ON) MOSFET имеет положительный температурный коэффициент, и поэтому R_DS(ON) также возрастет. После алгебраических преобразований получим:

Из-за возрастания падения напряжения благодаря увеличению R_DS(ON) и намагничивающему току уменьшается напряжение, прикладываемое к трансформатору, что, в свою очередь, компенсирует большее время открытия силового ключа в данной фазе. Возникает эффект отрицательной обратной связи, и асимметрия вольтсекундной характеристики уменьшается в течение нескольких циклов переключения. Это приводит к устойчивой работе преобразователя — рабочий цикл перемагничивания укладывается в безопасную зону кривой намагничивания, которая имеет небольшое смещение из-за эффекта подмагничивания (имеется постоянная составляющая в токе намагничивания). На рисунке 3 показан пример, когда рабочий цикл смещен, но находится в пределах безопасной зоны. Постоянная составляющая в намагничивающем токе возникает из-за неодинаковости пиковых токов. Также и добавление балластных резисторов в каждое плечо преобразователя обеспечивает отрицательную обратную связь, но в этом случае значительно возрастают потери, и уменьшается эффективность преобразователя.
В статическом режиме кривая намагничивания пушпульного преобразователя перемещается между первым и третьим квадрантами. Однако при запуске или в результате переходных процессов кривая намагничивания может изменяться от начальной точки. В этом случае при том же приращении ΔB, что и в статическом режиме, сердечник трансформатора может оказаться в зоне насыщения, что приведет к значительному возрастанию тока и выходу преобразователя из строя. Этого можно избежать, вводя мягкий старт и пошаговое ограничение предельного тока, благодаря чему при опасном возрастании тока, возможном в переходных процессах, прервется цикл, и преобразователь перезапустится. Пример схемной реализации пушпульного преобразователя приведен в [1].

Источник

Производители

Энкодеры

Энкодеры и измерительные системы

Общая информация

Энкодер

Энкодер называют датчиком обратной связи, датчиком угловых положений или преобразователь «угол-код». Энкодерный датчик формирует и сообщает устройству управления верхнего уровня код точного положения вала за единицу времени.

Применение энкодеров

Преимущества оптических энкодеров

Энкодеры (принцип работы, характеристики, особенности)

Принцип работы энкодера

Электрические сигналы, в свою очередь, обрабатываются операционными усилителями для выдачи в виде N-Bit-ного бинарного сигнала. Изменения интенсивности источника светового потока регистрируются с помощью дополнительного сенсора и компенсируются электронной схемой.

Абсолютные многооборотные энкодеры имеют еще дополнительный механический узел, который представляет из себя, по сути, редуктор с минимальным механическим сопротивлением, состоящий их некоторого количества шестерен с метками.

Шестерни вращаются с разной скоростью. Оптические датчики сканируют метки с данных шестерен. Вал энкодера может осуществить несколько оборотов, прежде чем, шестерня с метками осуществит полный оборот в данном узле.

Реальным примером оптического узла многооборотного энкодера может служить система «Sendix» от компании Kubler (Германия).

Для некоторых моделей датчиков обратной связи применяются специальные корректирующие цепи устранения ошибок (коррекции ошибок), чтобы свести к минимуму ошибки детектирования световых сигналов и их корректного учета.

Далее, полученные сигналы обрабатываются электроникой внутри энкодера и преобразовываются к виду выходного интерфейсного сигнала энкодера для обмена информацией с внешними устройствами. Выходными сигналами энкодера могут быть как аналоговые, так и цифровые сигналы.

Обработка и преобразование сигналов в энкодере

Алгоритмы коррекции ошибок в энкодере При определенных условиях, в процессе считывания, могут возникать хаотичные, не синхронные ошибки (появление ошибочных кодов), при одновременном сканировании различных оптических дорожек вращающегося диска энкодера. Из-за данных ошибок, вычисляемая энкодером позиция, может быть не верна. Поэтому применяют специальные алгоритмы коррекции ошибок. Код Грея Одним из классических алгоритмов коррекции сигналов (ошибок) в энкодере является применение, так называемого «кода Грея». Код Грея (Gray Code) — представляет из себя двоичный код (бинарный код), в котором две «соседние» кодовые комбинации различаются только цифрой в одном двоичном разряде.

Соответствие десятичных чисел, двоичному коду и коду Грея

Цифровые сигналы на выходе энкодера формируют внешний цифровой интерфейс и отвечают спецификациям специализированных цифровых шин обмена данными между устройствами. Например, это такие цифровые шины данных как: CAN, CAN Open, ProfiBus, EtherCAT, SERCOS, и тому подобные. На данный момент времени существует масса цифровых интерфейсов, но наиболее широкое распространение для промышленного использования получили около 15 типов. Тип выходного сигнала, должен совпадать с типом сигнала, применяемого в конкретной системе устройства, где применяется данный энкодер. К примеру энкодер с интерфейсом ProfiBus, не может быть применен в системах с интерфейсными шинами CAN, и наоборот. Обработка синусоидальных сигналов происходит в специально сгенерированном электрическом цикле. Большинство контроллеров воспринимают только квадратурные сигналы на входе. Поэтому сигналы предварительно обрабатываются непосредственно в энкодере, используя различные выходные контуры, в зависимости от применения.

Некоторые модели энкодерных датчиков могут работать с несколькими типами выходных сигналов (шин, интерфейсов). Энкодеры с поддержкой нескольких типов цифровых шин, могут работать в составе более широкого спектра устройств и систем, из-за возможности их более гибкой настройки. Поэтому некоторые сложные, и современные модели энкодеров оборудованы индикаторами режимов работы, и органами управления для переключения режимов работы.

Основные узлы и части энкодеров

Внешний корпус энкодера

Внешний корпус энкодерного устройства может быть выполнен из алюминиевого сплава, силумина, или пластика. Жесткий несущий корпус энкодера выполнен из литого алюминиевого сплава, отфрезерован в соответствующих местах для высокоточной сборки, или полностью выточен из цельного куска алюминиевого сплава на высокоточных станках ЧПУ. Во множестве применений от крышки корпуса энкодера требуется полная герметичность конструкции, поэтому корпус сажают на специальные уплотнительные кольца из резины или каучука. Данное решение придает отличную герметичность энкодеру, защищает внутренние элементы от проникновения влаги, пыли, иных мелкодисперсных частиц, что положительно отражается на полезном сроке работы энкодера. Вал энкодера фиксируется к валу двигателя (электропривода)через муфту для моделей с прямым валом. Фиксация корпуса энкодера к корпусу электродвигателя происходит при помощи гибкого, пружинящего фланца и винтов.

Внутри корпуса оптического энкодера находится электроника, ИК-излучатель и ИК-приемник (датчик), между которыми вращается диск со специально-нанесенными метками. Кодовый диск идеально отцентрован и установлен на вал. В конструкции высококачественных энкодеров используются прецизионные подшипники, в некоторых моделях энкодеров используются по два подшипника на вал.

ИК-светодиод может иметь различную конструкцию и мощность в зависимости от модели энкодера. ИК-светодиод является источником света в энкодере, устанавливается на против приемной матрицы-датчика.

Диски современных абсолютных датчиков угловых положений содержат множество дорожек с метками (сложный рисунок-матрица диска), для работы на разных скоростях вращения и в разных режимах контроля и коррекции ошибок. Для считывания сигнала с каждой дорожки матрицы диска требуется отдельное отверстие ИК-датчика.

Коллиматорная маска в оптическом энкодере

В оптических энкодерах присутствует коллиматорная маска. Коллима́тор — устройство для получения параллельных пучков/лучей света. Энкодерная маска направляет свет на необходимые области приемного ИК-фотодетектора. В результате повышается стабильность оптического сканирования.

В зависимости от типа энкодера и количества приемных фотоэлементов ИК-детектора, коллиматорная маска может иметь различное расположение и количество отверстий.

Типы и виды энкодеров

Различают следующие типы энкодеров:

В энкодерах может преобразовываться как само перемещение, так и скорость такого перемещения.

Инкрементальный энкодер

Энкодеры инкрементальные, более подробно >>

Абсолютный энкодер

Энкодеры абсолютные, более подробно >>

Преимущества абсолютных энкодеров

Различия инкрементальных и абсолютных энкодеров

Различия типов энкодеров по физическому принципу

Оптические энкодеры

Магнитные энкодеры

Работа магнитного энкодера основана на принципе сканирования изменений магнитного поля. Магнитное поле, создаваемое вращающемся постоянным магнитом, сканируется ASIC-сенсором. Каждое угловое положение соответствует вектору поля, которое преобразуется ASIC-сенсором в инкрементальные сигналы.

Наибольшее распространение пока получили линейные магнитные датчики перемещений.

Это связано, в первую очередь, с тем, что сами по себе линейные датчики являются приборами прямого, непосредственного измерения перемещений, по сравнению с датчиками вращения. Это позволяет автоматически компенсировать люфты трансмиссии и прочей механики. Во-вторых, магнитные датчики на фоне оптических, гораздо менее чувствительны к загрязнениям внешней среды. Магнитные энкодеры просто устанавливаются, их можно быстро откалибровать. Магнитная система не восприимчива к вибрации, может выдерживать значительные удары / биения.

Магнито-резистивные энкодеры

Физический принцип работы магнитных энкодеров основан на так называемом эффекте Холла (эффект открыт в 1879 году Э. Холлом.). Суть данного эффекта заключается в том, что разность потенциалов возникает лишь при помещении проводника постоянного тока в область магнитного поля.

Резольверы

Сказанное не означает, что по резольверу можно стучать, а он будет работать и работать. Но, тем не менее, его неприхотливость и «дуракоустойчивость» существенно превышают аналогичные энкодерные показатели.

По этой причине у всех приличных производителей сервомоторов в линейке существует резольверная версия обратной связи.

Типы валов в энкодерах

Конструктивно энкодеры могут быть исполнены как с прямым валом, так и с полым валом. Энкодер с прямым шлицевым валом:

Энкодер с полым валом:

Установка и монтаж энкодеров

Типы установки и монтажа энкодеров с прямым валом:

Типы установки и монтажа энкодеров с полым валом:

Метод крепления и монтажа энкодеров

Гибкие фланцы для крепления энкодеров Гибкий фланец необходим для гашения микро биений вала из-за рассогласованности соосности валов электропривода и энкодера, что в итоге положительно сказывается на сроке работы подшипников как электродвигателя, так и подшипников энкодера (срок эксплуатации связки двигателя и энкодера значительно увеличивается).

Установка энкодера при помощи различных конструкций гибких фланцев имеет большое значение для точности работы энкодера. Несоосность и микробиения вызывают рост ошибок при считывании сигналов энкодерами.

Возможные ошибки в точности считывания из-за элементов сопряжения Существует две основных проблемы механической природы, в результате которых страдает точность считывания сигналов в энкодере. 1. Отклонения в считывании сигнала, получающиеся в результате вибрации в узле сопряжения (муфты) вала энкодера (в частности, подшипников вращающегося вала энкодера). Это отклонение в точности считывания обуславливается в передаваемом крутящем моменте (рассогласование подшипников и влияние инерционного момента масс) и постоянной механической силы воздействия от пружинящего фланца. Максимальная ошибка (в градусах) равна отношению максимального крутящего момента (Ncm) к постоянному пружинящему усилию (Ncm/Градус). Следующая таблица показывает отношение между разрешением энкодера в Битах и минимальным приростом в угловых градусах.

2. Отклонения в точности, вызванные радиальным зазором приводного вала энкодера в результате асимметричной установки узла сопряжения (муфты). Нет никакой разницы в узле сопряжения между муфтой (всех типов), установленной продольно-симметричным образом вокруг вала, и асимметрично-установленной муфтой, всех типов гибких фланцев и держателей. Отклонения, вызванные не симметричной установкой узла сопряжения валов (муфты, держатели и т. п.), могут возрастать из-за радиальных перемещений (биений) несущего вала (радиальные смещения вала энкодера), образующихся в системе сопряжения валов. Эти отклонения зависят от величины радиального смещения и расстояния от приводного вала, до точки, на которой расположен пружинный фланец.

В приведенной таблице показаны графики максимально допустимого радиального отклонения при монтаже энкодеров на гибких фланцах с одной точкой крепления:

Пример установки энкодера с двух-лепестковым гибким фланцем: