Enkóderek — Forgásszög-érzékelők

A különféle típusú ipari berendezésekben a pozicionálás egyszerű megjelenésű eszközökkel - kódolókkal (vagy más szóval szögérzékelőkkel) történik.

A kódolók a lineáris vagy forgó mozgások bináris digitális jellé alakítására szolgálnak. A kódoló olyan eszköz, amelynek tengelye a vizsgált tárgy forgó tengelyéhez van csatlakoztatva, és ez utóbbi forgásszögének elektronikus vezérlését biztosítja. A működési elv szerint a kódolókat optikai és mágnesesre osztják.

Az optikai kódoló tengelyén egy szaggatott ablakokkal ellátott lemez van a kerület körül, amely ellen egy LED és egy fototranzisztor található, amelyek biztosítják a kimeneti jel kialakulását téglalap alakú impulzussorok az ablakok számával és a tárcsa/tengely forgási sebességével arányos frekvenciával. Az impulzusok száma a forgásszöget jelzi.

Az optikai jeladók inkrementális és abszolút jeladóként is kaphatók.

Az inkrementális kódolóknak van egy szakaszos lemeze sok, az alapsugárral megegyező méretű ablakkal és két leolvasással optocsatolók, amely lehetővé teszi a tengely forgásszögének és forgásirányának rögzítését egyaránt.A lemez extra sugarán egyetlen törésablak és egy hozzá tartozó optocsatoló található, amely meghatározza a kiindulási helyzetet (home).

Negatív nyomaték – Az inkrementális jeladók a forgásszög relatív leolvasását biztosítják, amely információ nem kerül mentésre a forgás leállításakor. Előnyeik közé tartozik a tervezés egyszerűsége (és ennek megfelelően az alacsony költség) nagy felbontás és magas működési frekvencia mellett.

A megnövelt tartósságú inkrementális jeladók az ipari alkalmazásokra összpontosítanak - a gépiparban, hengerművekben, hajógyártásban, textil-, lábbeli- és famegmunkálásban. Az ilyen kódolóknál a döntő paraméterek a forgási szög felbontása, a magas frekvencián való munkavégzés képessége, a magas fokú védelem a zord környezeti feltételeknek való megfelelés érdekében.

Egy lemez vonalakkal vagy bevágásokkal, amelyek megszakítják az optikai érzékelő fénysugarát. Egy elektronikus áramkör érzékeli a sugártörést, és digitális kimeneti impulzusokat állít elő a kódolóból.

Kódolólemez – a tengely szögeltolódásait digitális formára konvertáló eszköz. Egy digitális kód geometriai képe kerül a kódolólemezre. A kódbitszimbólumok koncentrikus sávon kerülnek alkalmazásra, és a legkisebb jelentőségű (kevésbé jelentős) bitek közelebb helyezkednek el a perifériához.

A kód leolvasási módjától függően (érintkező, fotoelektromos, elektromágneses, indukciós, elektrosztatikus stb.) a kód geometriai képe elektromosan vezető és elektromosan szigetelt, átlátszó és átlátszatlan, mágneses és nem mágneses stb.

A legelterjedtebbek a különböző bináris kódokat tartalmazó kódoló lemezek, amelyek kizárják a hibák előfordulását különálló diszkrét szakaszok határainak átlépésekor, amikor egyes bitek a határ egyik oldalán, mások pedig a másik oldalon olvashatók (a pontatlan telepítés miatt). cserélhető eszközök, vagy a lemez forgása közbeni nem egyidejű olvasási kód miatt Ezek a kódok közé tartozik az úgynevezett Fau kód (Barker kód) és Reflex kód (Grey kód).

Néhány optikai forgó kódoló fényvisszaverő kódoló lemezt használ. Ennek a lemeznek váltakozó részei vannak, amelyek elnyelik vagy visszaverik a fényt, és a fényforrás a vevővel együtt a lemez egyik oldalán található. Ha csak egy fényforrás és vevő van, az érzékelő impulzusainak sorozata lehetővé teszi, hogy megtudja, hány lépést forgatott a lemez az előző helyzetéhez képest.

Az érzékelő nem tudja megmondani a forgásirányt, de ha hozzáad egy második forrás-vevő párt, amely 90-kal nem fázisban van az elsőhöz képest, akkor a mikrokontroller képes lesz meghatározni a lemez forgásirányát a fáziskülönbség alapján. a pulzus vonatok.

Emlékeztetni kell arra, hogy minden olyan rendszer, amely érzékeli a lemez relatív elfordulását, de nem tudja mérni annak abszolút szöghelyzetét, növekményes kódoló.

Az abszolút kódolónak van egy nem folytonos lemeze, különböző sugarú koncentrikus ablakokkal, amelyek relatív méretét a bináris kód határozza meg, és amelyek egyidejű olvasása történik, így minden szöghelyzethez kódolt kimeneti jelet ad (Gray kód, bináris kód...).

Ebben az esetben lehetőség van a tengely pillanatnyi helyzetére vonatkozó adatok beszerzésére digitális számláló nélkül vagy a kiindulási helyzetbe való visszatérésre, mivel a kimeneten van egy kódolt szó - «n bit», amely védve van az elektromos zajtól.

Az abszolút kódolókat olyan alkalmazásokban használják, amelyek a bemeneti adatok hosszú ideig történő tárolását igénylik, de ezek bonyolultabb kialakításúak és drágábbak.

A terepibusz-interfésszel rendelkező abszolút jeladók a CANopen, ProfiBus, DeviceNet, Ethernet, InterBus szabványoknak megfelelő kimeneti interfésszel rendelkeznek a terepi busz kommunikációhoz, és bináris kódot használnak a forgásszög meghatározására. A fenti kommunikációs interfészek számos paraméter szerint programozhatók: pl. forgásirány, fordulatonkénti impulzusfelbontás, adatátviteli sebesség.

A motor tengelyére szerelt jeladók hatékonyan biztosítják a pontos pozicionálási vezérlést. Az ilyen jeladókat általában "lyuk" változatban gyártják, és kialakításuk fontos elemei a speciális tengelykapcsolók, amelyek lehetővé teszik a motor tengelyének holtjátékának kompenzálását.

A fenti feltételek melletti pozicionálás a leghatékonyabban olyan mágneses jeladót biztosít, amelyben a tengely szögelmozdulásának elektronikus jellé alakítása érintésmentesen történik a Hall-effektus alapján, nincs összefüggésben az optikai szaggató belső forgásával. az érzékelőt, és lehetővé teszi a jelfeldolgozást akár 60 000 ford./perc sebességgel.

A mágneses kódolóban egy külső tengely nagy sebességű forgását, amelyre állandó hengeres mágnes van rögzítve, egyetlen félvezető kristályon jelfeldolgozó vezérlővel kombinált Hall-érzékelő érzékeli.

Amikor az állandó mágnes pólusai elfordulnak a mikroáramkör felett Hall érzékelő a változó mágneses indukciós vektor a Hall feszültséget indukálja, amely a tengely elfordulási szögének pillanatnyi értékéről tartalmaz információt. A mikrokontroller biztosítja a Hall feszültség gyors átalakítását a pozicionálási szög paraméterre.

Az ilyen átalakítás lehetősége a mágnes és a Hall érzékelőelemek közvetlen mechanikus csatlakoztatása nélkül a mágneses kódolók fő előnye, nagy megbízhatóságot és tartósságot biztosít számukra, és lehetővé teszi, hogy hatékonyan működjenek az ipari automatizáláshoz, nyomtatáshoz, fémmegmunkáláshoz kapcsolódó nagy sebességű alkalmazásokban. , mérő- és mérőberendezések.