Enkodere — Roterende vinkelsensorer

Plassering i ulike typer industrielt utstyr er gitt ved hjelp av enkle enheter - kodere (eller med andre ord vinkelsensorer).

Enkodere brukes til å konvertere lineær eller roterende bevegelse til et binært digitalt signal. En koder er en enhet hvis aksel er koblet til den roterende akselen til objektet som studeres og gir elektronisk kontroll over rotasjonsvinkelen til sistnevnte. I henhold til operasjonsprinsippet er kodere delt inn i optiske og magnetiske.

På akselen til den optiske koderen er det en plate med intermitterende vinduer rundt omkretsen, mot hvilke det er en LED og en fototransistor, som sikrer dannelsen av et utgangssignal i form rektangulære pulstog med en frekvens proporsjonal med både antall vinduer og rotasjonshastigheten til skiven/akselen. Antall pulser indikerer rotasjonsvinkelen.

Optiske kodere er tilgjengelige som inkrementelle og absolutte koder.

Inkrementelle kodere har en intermitterende plate med mange vinduer av samme størrelse som basisradius og to avlesninger optokoblere, som lar deg fikse både rotasjonsvinkelen og rotasjonsretningen til akselen.På den ekstra radiusen til skiven er det et enkelt brytevindu og en tilsvarende optokobler som definerer startposisjonen (hjem).

Negativt dreiemoment - Inkrementelle kodere gir en relativ avlesning av rotasjonsvinkelen, informasjon om hvilken blir ikke lagret når rotasjonen stoppes. Fordelene deres inkluderer enkel design (og følgelig lave kostnader) med høy oppløsning og høy driftsfrekvens.

Inkrementelle kodere med økt holdbarhet er fokusert på industrielle applikasjoner - innen maskinteknikk, valseverk, skipsbygging, tekstiler, fottøy, trebearbeiding. For slike kodere er de avgjørende parametrene oppløsningen i rotasjonsvinkelen, evnen til å jobbe med høye frekvenser, en høy grad av beskyttelse for å motstå forholdene i det harde miljøet.

En plate med linjer eller hakk som avbryter lysstrålen til den optiske sensoren. En elektronisk krets registrerer strålen bryter og genererer digitale utgangspulser fra koderen.

Encoding disk - en enhet for å konvertere vinkelforskyvningene til akselen til digital form. Et geometrisk bilde av en digital kode påføres kodingsdisken. Kodebitsymbolene brukes på et konsentrisk spor, og de minst signifikante (mindre signifikante) bitene er plassert nærmere periferien.

Avhengig av metoden for å lese koden (kontakt, fotoelektrisk, elektromagnetisk, induksjon, elektrostatisk, etc.), består det geometriske bildet av koden av elektrisk ledende og elektrisk isolert, transparent og ugjennomsiktig, magnetisk og ikke-magnetisk, etc.

De mest utbredte var kodingsdisker med varianter av binær kode, som utelukker forekomsten av feil når man krysser grensene for separate diskrete seksjoner, når noen biter kan leses på den ene siden av grensen, og noen på den andre (på grunn av unøyaktig installasjon av flyttbare enheter eller på grunn av en ikke-samtidig lesekode mens disken snurrer Disse kodene inkluderer den såkalte Fau-koden (Barker-kode) og Reflekskode (Gråkode).

Noen optiske roterende kodere bruker en reflekterende kodeplate. Denne disken har alternerende seksjoner som absorberer eller reflekterer lys, og lyskilden sammen med mottakeren er plassert på den ene siden av disken. Hvis det bare er en lyskilde og mottaker, lar sekvensen av pulser fra sensoren deg finne ut hvor mange trinn disken har rotert i forhold til sin forrige posisjon.

En sensor kan ikke fortelle rotasjonsretningen, men hvis du legger til et andre kilde-til-mottaker-par, 90 ut av fase fra det første, vil mikrokontrolleren være i stand til å bestemme rotasjonsretningen til disken ved faseforskjellen mellom pulstogene.

Det bør huskes at ethvert system som oppdager den relative rotasjonen av disken, men ikke kan måle dens absolutte vinkelposisjon, er en inkrementell koder.

En absoluttkoder har en diskontinuerlig disk med konsentriske vinduer med forskjellige radier hvis relative størrelser bestemmes av binærkoden og som leses samtidig, og gir et kodet utgangssignal for hver vinkelposisjon (grå kode, binær kode...).

I dette tilfellet er det mulig å få data om den øyeblikkelige posisjonen til akselen uten en digital teller eller gå tilbake til utgangsposisjonen, siden utgangen har et kodet ord — «n bit», beskyttet mot elektrisk støy.

Absolutte enkodere brukes i applikasjoner som krever lagring av inngangsdata i lang tid, men de er mer komplekse i design og dyrere.

Absoluttgivere med feltbussgrensesnitt har utgangsgrensesnitt for feltbusskommunikasjon i henhold til CANopen, ProfiBus, DeviceNet, Ethernet, InterBus standarder og bruker en binær kode for å bestemme rotasjonsvinkelen. De ovennevnte kommunikasjonsgrensesnittene er programmerbare i henhold til en rekke parametere: f.eks. rotasjonsretning, pulsoppløsning per omdreining, baudhastighet.

Enkodere montert på motorakselen gir effektivt presis posisjonskontroll. Slike kodere produseres vanligvis i «hull»-versjonen, og spesielle koblinger er viktige elementer i deres design, som gjør det mulig å kompensere for tilbakeslaget til motorakselen.

Plassering under de ovennevnte forholdene gir mest effektivt en magnetisk koder, der konverteringen av vinkelforskyvningen av akselen til et elektronisk signal utføres uten kontakt basert på Hall-effekten, er ikke relatert til rotasjonen av den optiske chopperen inne i sensoren og tillater signalbehandling med hastigheter opp til 60 000 rpm.

I en magnetisk koder blir høyhastighetsrotasjonen til en ekstern aksel, som en permanent sylindrisk magnet er festet på, avfølt av en Hall-sensor kombinert på en enkelt halvlederkrystall med en signalbehandlingskontroller.

Når polene til permanentmagneten roterer over mikrokretsen med Hall sensor den variable magnetiske induksjonsvektoren induserer Hall-spenningen, som inneholder informasjon om den øyeblikkelige verdien av akselens rotasjonsvinkel. Mikrokontrolleren gir rask konvertering av Hall-spenningen til posisjoneringsvinkelparameteren.

Muligheten for slik konvertering uten direkte mekanisk tilkobling av magnet- og Hall-sensorelementene er hovedfordelen med magnetiske kodere, gir dem høy pålitelighet og holdbarhet og lar dem arbeide effektivt i høyhastighetsapplikasjoner relatert til industriell automatisering, utskrift, metallbearbeiding , måle- og måleutstyr.