Enkooderit — Pyörimiskulma-anturit

Paikannus erityyppisissä teollisuuslaitteissa suoritetaan käyttämällä yksinkertaisen näköisiä laitteita - koodereja (tai toisin sanoen kulma-antureita).

Koodareita käytetään lineaarisen tai pyörivän liikkeen muuntamiseen binääriseksi digitaaliseksi signaaliksi. Kooderi on laite, jonka akseli on kytketty tutkittavan kohteen pyörivään akseliin ja joka tarjoaa elektronisen ohjauksen viimeksi mainitun pyörimiskulmaa. Toimintaperiaatteen mukaan kooderit jaetaan optisiin ja magneettisiin.

Optisen kooderin akselilla on levy jaksottaisilla ikkunoilla kehän ympärillä, jota vasten on LED ja fototransistori, jotka varmistavat lähtösignaalin muodostumisen muodossa suorakaiteen muotoiset pulssijonot taajuudella, joka on verrannollinen sekä ikkunoiden lukumäärään että kiekon/akselin pyörimisnopeuteen. Pulssien lukumäärä ilmaisee kiertokulman.

Optisia antureita on saatavana inkrementti- ja absoluuttiantureina.

Inkrementtiantureissa on jaksottainen levy, jossa on useita perussäteen kokoisia ikkunoita ja kaksi lukemaa optoerottimet, jonka avulla voit kiinnittää sekä akselin pyörimiskulman että pyörimissuunnan.Levyn lisäsäteellä on yksittäinen taukoikkuna ja sitä vastaava optoerotin, jotka määrittelevät aloitusasennon (koti).

Negatiivinen vääntömomentti - Inkrementtianturit tarjoavat suhteellisen lukeman kiertokulmasta, jonka tietoja ei tallenneta, kun pyöriminen pysäytetään. Niiden etuja ovat suunnittelun yksinkertaisuus (ja vastaavasti alhaiset kustannukset) korkealla resoluutiolla ja korkealla toimintataajuudella.

Kestävyyttä parantavat inkrementtianturit on suunnattu teollisuussovelluksiin - koneenrakennuksessa, valssaamoissa, laivanrakennuksessa, tekstiileissä, jalkineissa ja puuntyöstössä. Tällaisille koodereille ratkaisevia parametreja ovat kiertokulman resoluutio, kyky työskennellä korkeilla taajuuksilla, korkea suojaustaso, joka kestää ankarat ympäristöolosuhteet.

Levy, jossa on viivoja tai lovia, jotka katkaisevat valonsäteen optiseen anturiin. Elektroninen piiri havaitsee säteen katkeamisen ja tuottaa digitaalisia lähtöpulsseja kooderista.

Koodauslevy - laite, joka muuntaa akselin kulmasiirtymät digitaaliseen muotoon. Koodauslevylle lisätään digitaalisen koodin geometrinen kuva. Koodibittisymbolit käytetään samankeskisellä radalla ja vähiten merkitsevät (vähemmän merkitsevät) bitit sijaitsevat lähempänä reunaa.

Riippuen koodin lukumenetelmästä (kosketin, valosähköinen, sähkömagneettinen, induktio, sähköstaattinen jne.), koodin geometrinen kuva koostuu sähköä johtavasta ja sähköeristetystä, läpinäkyvästä ja läpinäkymättömästä, magneettisesta ja ei-magneettisesta jne.

Yleisimpiä olivat koodauslevyt, joissa on erilaisia ​​binäärikoodeja, jotka sulkevat pois virheiden esiintymisen erillisten erillisten osien rajoja ylittäessä, kun jotkut bitit voidaan lukea rajan toiselta puolelta ja jotkut toiselta puolelta (epätarkan asennuksen vuoksi irrotettavista laitteista tai johtuen ei-samanaikaisesta lukukoodista levyn pyöriessä. Näitä koodeja ovat ns. Fau-koodi (Barker-koodi) ja Reflex-koodi (Grey-koodi).

Jotkut optiset pyörivät kooderit käyttävät heijastavaa enkooderilevyä. Tässä levyssä on vuorottelevia osia, jotka absorboivat tai heijastavat valoa, ja valonlähde yhdessä vastaanottimen kanssa sijaitsevat levyn toisella puolella. Jos valonlähde ja vastaanotin on vain yksi, anturin pulssisarjan avulla voit selvittää, kuinka monta askelta levy on pyörinyt edelliseen paikkaansa verrattuna.

Anturi ei voi kertoa pyörimissuuntaa, mutta jos lisäät toisen lähde-vastaanotin-parin, 90 vaiheen päässä ensimmäisestä, mikro-ohjain pystyy määrittämään levyn pyörimissuunnan vaihe-eron perusteella. pulssi harjoittelee.

On muistettava, että mikä tahansa järjestelmä, joka havaitsee levyn suhteellisen pyörimisen, mutta ei voi mitata sen absoluuttista kulma-asemaa, on inkrementaalinen kooderi.

Absoluuttikooderissa on epäjatkuva levy, jossa on eri säteiden samankeskiset ikkunat, joiden suhteelliset koot määräytyvät binäärikoodilla ja jotka luetaan samanaikaisesti, jolloin saadaan koodattu lähtösignaali jokaiselle kulmapaikalle (Gray koodi, binäärikoodi...).

Tässä tapauksessa on mahdollista saada tietoja akselin hetkellisestä asennosta ilman digitaalista laskuria tai palata alkuasentoon, koska lähdössä on koodattu sana "n bitti", joka on suojattu sähköisiltä meluilta.

Absoluuttisia koodereita käytetään sovelluksissa, jotka vaativat syöttötietojen säilyttämistä pitkään, mutta ne ovat rakenteeltaan monimutkaisempia ja kalliimpia.

Kenttäväyläliitännällä varustetuissa absoluuttiantureissa on CANopen-, ProfiBus-, DeviceNet-, Ethernet-, InterBus-standardien mukainen lähtöliitäntä kenttäväylätiedonsiirtoa varten, ja ne käyttävät binäärikoodia kiertokulman määrittämiseen. Yllä olevat tiedonsiirtoliitännät ovat ohjelmoitavissa useiden parametrien mukaan: esim. pyörimissuunta, pulssin resoluutio per kierros, baudinopeus.

Moottorin akselille asennetut anturit tarjoavat tehokkaasti tarkan paikannusohjauksen. Tällaisia ​​koodereita valmistetaan yleensä "reikä"-versiona ja erityiset kytkimet ovat tärkeitä elementtejä niiden suunnittelussa, mikä mahdollistaa moottorin akselin välyksen kompensoinnin.

Sijoittaminen yllä olevissa olosuhteissa tuottaa tehokkaimmin magneettisen kooderin, jossa akselin kulmasiirtymän muuntaminen elektroniseksi signaaliksi tapahtuu kosketuksetta Hall-ilmiön perusteella, ei liity optisen katkaisijan pyörimiseen sisällä. anturin ja mahdollistaa signaalinkäsittelyn jopa 60 000 rpm:n nopeudella.

Magneettikooderissa ulkoisen akselin, johon on kiinnitetty pysyvä sylinterimäinen magneetti, nopea pyöriminen havaitaan Hall-anturilla, joka on yhdistetty yhteen puolijohdekiteeseen signaalinkäsittelyohjaimen kanssa.

Kun kestomagneetin navat pyörivät mikropiirin päällä Hall anturi muuttuva magneettinen induktiovektori indusoi Hall-jännitteen, joka sisältää tiedon akselin pyörimiskulman hetkellisestä arvosta. Mikro-ohjain mahdollistaa nopean Hall-jännitteen muuntamisen paikannuskulmaparametriksi.

Mahdollisuus tällaiseen muuntamiseen ilman magneetin ja Hall-anturielementtien suoraa mekaanista kytkentää on magneettisten kooderien tärkein etu, tarjoaa niille korkean luotettavuuden ja kestävyyden sekä mahdollistaa niiden tehokkaan työskentelyn nopeissa sovelluksissa, jotka liittyvät teollisuusautomaatioon, painamiseen ja metallin työstöön. , mittaus- ja mittauslaitteet.