Enkoderji — senzorji vrtilnega kota

Pozicioniranje v različnih vrstah industrijske opreme je zagotovljeno z uporabo enostavnih naprav — dajalnikov (ali z drugimi besedami kotnih senzorjev).

Kodirniki se uporabljajo za pretvorbo linearnega ali rotacijskega gibanja v binarni digitalni signal. Dajalnik je naprava, katere gred je povezana z vrtljivo gredjo preučevanega predmeta in omogoča elektronsko krmiljenje kota vrtenja slednjega. Po principu delovanja delimo dajalnike na optične in magnetne.

Na gredi optičnega kodirnika je plošča s prekinitvami po obodu, na kateri sta LED in fototranzistor, ki zagotavljata tvorbo izhodnega signala v obliki pravokotni impulzni nizi s frekvenco, ki je sorazmerna s številom oken in hitrostjo vrtenja diska/gredi. Število impulzov označuje kot vrtenja.

Optični dajalniki so na voljo kot inkrementalni in absolutni dajalniki.

Inkrementalni dajalniki imajo prekinitveni disk s številnimi okni enake velikosti kot osnovni polmer in dvema odčitkoma optični sklopniki, ki vam omogoča fiksiranje kota vrtenja in smeri vrtenja gredi.Na dodatnem polmeru diska je enojno prelomno okno in ustrezen optični sklopnik, ki določa začetni položaj (home).

Negativni navor - inkrementalni dajalniki zagotavljajo relativno branje kota vrtenja, informacije o katerem se ne shranijo, ko se vrtenje ustavi. Njihove prednosti vključujejo preprostost zasnove (in s tem nizke stroške) pri visoki ločljivosti in visoki delovni frekvenci.

Inkrementalni dajalniki s povečano vzdržljivostjo so usmerjeni v industrijske aplikacije - v strojništvu, valjarnah, ladjedelništvu, tekstilu, obutvi, lesarstvu. Pri takšnih dajalnikih so odločilni parametri ločljivost v kotu vrtenja, sposobnost delovanja pri visokih frekvencah, visoka stopnja zaščite, da prenese pogoje težkega okolja.

Disk s črtami ali zarezami, ki prekinejo svetlobni žarek do optičnega senzorja. Elektronsko vezje zazna prekinitev žarka in ustvari digitalne izhodne impulze iz kodirnika.

Kodirni disk — naprava za pretvorbo kotnih pomikov gredi v digitalno obliko. Geometrična slika digitalne kode se nanese na disk za kodiranje. Simboli kodnih bitov se uporabljajo na koncentrični sledi, najmanj pomembni (manj pomembni) biti pa se nahajajo bližje obrobju.

Glede na način branja kode (kontaktna, fotoelektrična, elektromagnetna, indukcijska, elektrostatična idr.) je geometrijska podoba kode sestavljena iz električno prevodnih in električno izoliranih, prozornih in neprozornih, magnetnih in nemagnetnih itd.

Najbolj razširjeni so bili kodirni diski z različnimi binarnimi kodami, ki izključujejo pojav napak pri prečkanju meja ločenih diskretnih odsekov, ko je mogoče nekatere bite prebrati na eni strani meje, nekatere pa na drugi (zaradi nenatančne namestitve). odstranljivih naprav ali zaradi nehkratne branja kode med vrtenjem diska. Te kode vključujejo tako imenovano Fau kodo (Barkerjeva koda) in Reflex kodo (Greyeva koda).

Nekateri optični rotacijski kodirniki uporabljajo odsevni disk kodirnika. Ta disk ima izmenične dele, ki absorbirajo ali odbijajo svetlobo, vir svetlobe skupaj s sprejemnikom pa se nahaja na eni strani diska. Če obstaja samo en vir svetlobe in sprejemnik, vam zaporedje impulzov iz senzorja omogoča, da ugotovite, za koliko korakov se je disk zavrtel glede na prejšnji položaj.

Senzor ne more določiti smeri vrtenja, toda če dodate drugi par vir-sprejemnik, 90 odstopanja od prvega, potem bo mikrokrmilnik lahko določil smer vrtenja diska s fazno razliko med pulz vlaki.

Ne smemo pozabiti, da je vsak sistem, ki zazna relativno rotacijo diska, vendar ne more izmeriti njegovega absolutnega kotnega položaja, inkrementalni kodirnik.

Absolutni kodirnik ima diskontinuiran disk s koncentričnimi okni različnih polmerov, katerih relativne velikosti določa binarna koda in ki se berejo sočasno, kar daje kodiran izhodni signal za vsako kotno lego (Grayeva koda, binarna koda ...).

V tem primeru je mogoče pridobiti podatke o trenutnem položaju gredi brez digitalnega števca ali se vrniti v začetni položaj, saj ima izhod kodirano besedo — «n bit», zaščiteno pred električnim šumom.

Absolutni kodirniki se uporabljajo v aplikacijah, ki zahtevajo dolgotrajno shranjevanje vhodnih podatkov, vendar so bolj zapleteni in dražji.

Absolutni dajalniki z vmesnikom fieldbus imajo izhodni vmesnik za komunikacijo fieldbus v skladu s standardi CANopen, ProfiBus, DeviceNet, Ethernet, InterBus in uporabljajo binarno kodo za določanje kota zasuka. Zgornje komunikacijske vmesnike je mogoče programirati glede na številne parametre: npr. smer vrtenja, ločljivost impulza na vrtljaj, hitrost prenosa.

Dajalniki, nameščeni na gredi motorja, učinkovito zagotavljajo natančen nadzor položaja. Takšni dajalniki se običajno proizvajajo v različici z luknjo in posebne spojke so pomembni elementi njihove zasnove, ki omogočajo kompenzacijo zračnosti gredi motorja.

Pozicioniranje pod zgornjimi pogoji najučinkoviteje zagotavlja magnetni kodirnik, pri katerem se pretvorba kotnega premika gredi v elektronski signal izvaja brezkontaktno na podlagi Hallovega učinka, ki ni povezan z vrtenjem optičnega sekalnika znotraj senzor in omogoča obdelavo signalov s hitrostjo do 60.000 vrt/min.

V magnetnem kodirniku visoko hitrost vrtenja zunanje gredi, na kateri je pritrjen trajni cilindrični magnet, zazna Hallov senzor, ki je združen na enem polprevodniškem kristalu s krmilnikom za obdelavo signalov.

Ko se poli trajnega magneta vrtijo nad mikrovezjem z Hallov senzor vektor spremenljive magnetne indukcije inducira Hallovo napetost, ki vsebuje informacijo o trenutni vrednosti kota vrtenja gredi. Mikrokrmilnik omogoča hitro pretvorbo Hallove napetosti v parameter pozicionirnega kota.

Možnost takšne pretvorbe brez neposredne mehanske povezave magneta in elementov Hallovega senzorja je glavna prednost magnetnih dajalnikov, ki jim zagotavlja visoko zanesljivost in vzdržljivost ter jim omogoča učinkovito delo v hitrih aplikacijah, povezanih z industrijsko avtomatizacijo, tiskarstvom, obdelavo kovin. , meritve in merilna oprema.