Типы энкодеров для вала

Типы энкодеров или как правильно выбрать энкодер

Видео:Энкодеры. Подробный обзор с экспериментами!Скачать

Как выбрать энкодер

Если в вашем проекте требуется использование энкодера, то вам нужно выбрать тот, который соответствует вашим потребностям. Сегодня потребителю предоставляется на выбор невероятный ассортимент кодеров, но если вы не знаете, что ищете, есть большая вероятность, что вы получите что-то неоптимальное. Давайте разберемся с тем, что есть сегодня на рынке таких компонентов, и, возможно, представим вам несколько новых вариантов.

Видео:Датчики вращения: энкодеры и тахогенераторыСкачать

Виды энкодеров

Когда вы покупаете энкодер, ваш первый вопрос должен звучать так: что мне нужно, чтобы мой поворотный энкодер делал? Каждый такой датчик на рынке определяет вращение, но делает это по-разному. Вот краткое руководство по разнообразию классов энкодеров.

Тахометр. Это самый простой тип энкодера. Тахометры показывают, насколько повернулся вал, но не отслеживает направление. Эти датчики используют сигналы включения/выключения, чтобы указать, что вал повернут на определенный угол. В реальном мире лучше всего узнать тахометр по его применению в велосипедном спидометре.

Инкрементальный (квадратурный) энкодер. Как и тахометр, инкрементальные энкодеры генерируют импульсные сигналы, когда колесо или вал поворачивается на определенное угловое расстояние. В отличие от тахометра, он выводит два отдельных сигнала в квадратурном расположении, так что он может указывать как расстояние, так и направление вращения вала.

Инкрементальный энкодер с дополнительными функциями. В дополнение к указанию направления и расстояния некоторые инкрементальные энкодеры также имеют функцию индексации в одной точке вращения. Функция индексации позволяет валу возвращаться в известную точку. Другие энкодеры имеют кнопку ввода, добавляя новый пользовательский интерфейс.

Абсолютный энкодер. По большей части, инкрементальные энкодеры по своей сути не «знают» положение вала (кроме точки индекса). Абсолютные энкодеры используют внутреннее считывание для непосредственного измерения углового положения и поддержания этой способности измерения, даже если отключено питание.

Многооборотный абсолютный энкодер. Помимо определения положения вала многооборотные абсолютные энкодеры также могут определять, сколько оборотов энкодер совершил в одном или другом направлении.

Видео:Энкодеры Назначение, параметры и сфера примененияСкачать

Методы определения вращения

В зависимости от вашей области применения, вас может заинтересовать принцип определения вращения. Этот принцип может влиять на цену или на то, насколько хорошо энкодер может справляться с внешними помехами или загрязнением.

Проводящий тип. В этих энкодерах используется ряд проводящих контактных площадок. Площадки инкрементальных энкодеров передают импульсы, в то время как в абсолютных энкодерах передаются данные.

Оптический тип. Для оптического считывания энкодеры имеют источник света, который постепенно прерывается диском или другими средствами, прикрепленными к валу. Этот свет передает импульсы для инкрементальных датчиков и передает данные о положении для абсолютных датчиков.

Магнитный тип. Магнит или серия магнитов передают информацию о вращении.

Емкостной тип. Эта новая технология распознает повторяемый порядок изменения емкости в установке ротора.

Видео:ПР103. Подключение энкодеровСкачать

Дополнительные функции, особенности и характеристики энкодеров

Среди энкодеров, которые имеют один и тот же класс и способ определения вращения, может существовать большое несоответствие между возможностями. Цены на энкодеры часто отражают эти различия. Вот информация по этим дополнительным функциям и характеристикам.

Читайте также: Шестерня 4 передачи вторичного вала газ 3309

Разрешение. Количество импульсов или позиций датчика за оборот. Для абсолютных энкодеров разрешение измеряет количество оборотов, которое устройство может записать, прежде чем «перекатиться» в нулевое положение.

Скорость. Энкодеры имеют максимальную механическую скорость в оборотах в минуту, а также максимальную частотную характеристику. Вы должны учитывать и то, и другое в своем проекте, а также возможности частотной характеристики считывающей электроники.

Надежность. В то время как многим энкодерам требуется относительно чистая среда, другие «закалены» для промышленного использования. Эта характеристика может быть связана с методом определения вращения или корпусированием устройства, и вам нужно будет учесть рабочую окружающую среду, прежде чем выбрать энкодер.

Тип выхода. Энкодеры номинально выводят двоичные сигналы, но встроенная электроника или подключенные платы могут позволить им общаться более удобно. Дополнительными типами вывода являются протоколы, такие как I2C, а также Ethernet/IP или Profinet в промышленных приложениях.

Производитель. Несмотря на то, что можно найти высококачественный компонент от неизвестных поставщиков, выбор признанного производителя может быть обнадеживающим в критических ситуациях. Стоимость этих устройств может быть выше, но инвестиции принесут вам душевное спокойствие.

Богатство выбора энкодеров на рынке может быть пугающим, но сохраняйте спокойствие. Выбор правильного компонента для вашего приложения может дать вам годы работы устройства с минимальным вмешательством.

Видео:Снимаем положение вала станка при помощи энкодераСкачать

Энкодеры. Виды и работа. Особенности и применение

Коротко энкодеры можно назвать преобразователями угловых перемещений. Они служат для модификации угла поворота объекта вращения, например, вала какого-либо механизма, в сигнал электрического тока. При этом определяется не только угол поворота вала, но и его направление вращения, а также скорость вращения и текущая позиция относительно первоначального положения.

Наиболее популярными энкодеры стали при их использовании в системах точного перемещения, на станкостроительных заводах, в производственных комплексах с применением робототехники, в измерительных устройствах, в которых необходима регистрация точных измерений наклонов, поворотов, вращений и углов.

Видео:Энкодер — датчик угла поворота на базе EC12E. Как работает и чем отличается от потенциометраСкачать

Виды и принцип действия

Энкодеры – это датчики поворота. Простейший датчик имеет ручку, которая может поворачиваться по часовой стрелке или против нее. В зависимости от угла поворота и направления выдается цифровой сигнал, информирующий о том, в каком положении находится ручка, либо в какую сторону она была повернута.

У такого энкодера, показанного на рисунке, ручка также может применяться в качестве кнопки. Это является вспомогательной функцией конкретного вида энкодера.

По типу выдаваемых данных энкодеры делятся на две большие группы:

Абсолютные энкодеры

У абсолютного энкодера весь круг поворота разделен на определенное количество секторов, чаще всего одинакового размера. Эти сектора пронумерованы. Энкодер при работе выдает номер сектора, в котором на данный момент он находится. Поэтому он и называется абсолютным. У этого типа энкодера всегда можно определить, на какой угол относительно нулевого сектора повернут энкодер в конкретный момент, то есть, при повороте он выдает значения номеров секторов, до максимального значения. Далее он переходит снова на ноль.

Читайте также: Чем снять втулку с вала

Если вал энкодера поворачивать в другую сторону, то он начнет выдавать противоположные значения. В нашем случае у него используется пять выводов для выдачи значений поворота.

У данного алгоритма имеются свои недостатки. Из таблицы 1 виден порядок выдаваемых значений n-го энкодера. Стоит обратить внимание на две последние строчки, переход от 127 на 128.

Здесь меняются абсолютно все биты. В идеальном энкодере они все меняются одновременно и нет никаких проблем. Практически в реальном энкодере биты меняются быстро, однако не одновременно. И в какой-то момент на выходе энкодера оказывается совершенно произвольное значение. Так как меняются все биты, следовательно, у энкодера будет произвольное значение от нуля до всех единиц.

Справа изображен пример такого переключения. Чем это может грозить? Разберем пример. Микроконтроллер с помощью двигателя управляет валом и поворачивает его на определенный угол. В определенный момент при переключении со 127 на 128 ячейку он получает определенное случайное значение. Контроллер делает вывод, что вал находится совершенно в другом месте, в отличие от фактического места, и начинает его вращать в другую сторону, с другой скоростью и т.д.

Через определенное время микроконтроллер получает правильное значение, начинает пытаться остановить вал и вращать его в правильную сторону. Такой процесс может продолжаться долго, при условии, что такая ошибка будет встречаться часто. Такие ошибки являются нерегулярными, и вычислить их достаточно сложно.

Код Грея

Выше описанная проблема решается с помощью введения кода Грея. Особенностью кода Грея является то, что при переключении энкодера на единицу, значение кода Грея меняется также на единицу. Меняется только один вид. Это видно в таблице 2 в сравнении двоичного кода и кода Грея.

Первые две строчки совпадают, но уже во второй строчке поменялся средний бит. Далее также меняется один бит. Также стоит отметить, что последний и первый код Грея отличается на один бит, то есть код Грея может зациклиться.

Преимуществом данного кода является то, что ошибка, которая рассмотрена выше, невозможна. Из недостатков можно отметить, что микроконтроллеру необходимо переводить код Грея в двоичный код для того, чтобы понять, в каком положении находится абсолютный энкодер.

Инкрементальные энкодеры

Следующим типом является инкрементальный энкодер, который имеет более простую структуру. Но при этом он не показывает конкретное место положения своей ручки. Он показывает только направление поворота, а число делений поворота должен считать микроконтроллер.

У инкрементального энкодера есть набор полосок, которые по умолчанию подключены к земле, и при повороте они замыкаются и размыкаются. Получается сигнал, изображенный на рисунке (похож на меандр). Таких круговых полосок у энкодера две. Полоски смещены на одну четверть, и сигналы также смещены между собой на четверть. Это важно, так как позволяет определить направление вращения.

Схему инкрементального энкодера можно представить по правому рисунку. Кнопки обозначают периодические подключения энкодера к земле. Так как внутри энкодер не подключается к логической единице, то необходимо снаружи самостоятельно подтянуть логические единицы через резисторы к выводу энкодера. В этом случае, когда ни одна из ножек у энкодера не подключена к земле, на ножках будет логическая единица.

Читайте также: Мотоблоки с валом отбора мощности в краснодаре

Если энкодер подключил к земле какую-то ножку, то на этой ножке будет логический ноль. В спокойном состоянии у энкодера на выходе логическая единица. При начале вращения энкодера в любую сторону, то сначала один вывод подключается к земле, затем другой. Далее эти выводы по очереди отключаются от земли, и на них опять образуется логическая единица.

Определить направление поворота можно по тому, какой из выводов раньше подключился к земле. При подсчете полных циклов можно посчитать количество щелчков поворота энкодера.

Фактически у энкодера имеется четыре состояния:

Три состояния, которые не равны единицам, являются неустойчивыми, и в них энкодер не может находиться. Во многих микроконтроллерах реализована функция подсчета поворотов с помощью таймеров, у которых есть определенные входы. Таймер считает на аппаратном уровне, на сколько щелчков и в какую сторону был повернут энкодер, и выдает значение. То есть, счетчик инкрементирует какое-либо число.

По изменению этого числа можно определить, на сколько щелчков был повернут энкодер. По количеству щелчков можно определить и угол поворота. Энкодер также имеет дребезг контактов, который усложняет анализ сигналов.

Оптические энкодеры

Подобный преобразователь выполнен в виде диска, зафиксированного на валу, и изготовленного из стекла. Оптический датчик поворота отличается от других видов дополнительным оптическим растором, перемещаемым при повороте вала. При этом он превращает момент вращения в световой поток, который далее принимается фотодатчиком.

Оптический преобразователь запоминает углы вращения. При этом каждому отдельному положению соответствует особый цифровой код, который вместе с числом оборотов образует единицу измерения датчика. Энкодер подключается и работает по аналогии с инкрементальным датчиком.

По характеру функционирования они разделяются на фотоэлектрические и магнитные . Принцип работы магнитных основан на использовании эффекта Холла, который был впервые открыт в 1879 году. При этом разность потенциалов появляется только при расположении провода постоянного тока в магнитное поле.

По точности и свойствам разрешения магнитный вид датчика уступает фотоэлектрическому, однако по конструкции он проще, менее требователен к условиям работы и пространству. Магнитный энкодер является прибором, который фиксирует прохождение магнитного полюса магнита при вращении, находящегося рядом с чувствительным элементом. Информация передатчика выражается в цифровом коде.

Фотоэлектрический энкодер является датчиком, работающим на основе фотоэлектрического принципа. Этот эффект наблюдается при воздействии светового потока на вещество. Этот принцип был открыт в 1887 году. При эксплуатации такого датчика происходит постоянное преобразование луча света в сигнал электрического тока.

Аналогами фотоэлектрического энкодера являются оптоэлектронный, оптический и оптронный. Эти датчики наиболее чувствительны к характеристикам изготовления, эксплуатации и другим факторам, по сравнению с другими моделями. Однако это оправдывается их повышенной точностью, в отличие от конкурентов.

• Свежие записи
  • Чем отличается двухтактный мотор от четырехтактного
  • Сколько масла заливать в редуктор мотоблока
  • Какие моторы бывают у стиральных машин
  • Какие валы отсутствуют в двухвальной кпп
  • Как снять стопорную шайбу с вала

  
  

  источники:

  https://evakuatorinfo.ru/tipy-enkoderov-dlya-vala

  💥 Видео

  Оптические энкодерыСкачать

  

  Энкодеры Autonics: особенности, применение, серии, подбор по параметрамСкачать

  

  Почему никто не знает об этой функции штангенциркуля?!Скачать

  

  Лекция 32: ЭнкодерСкачать

  

  Установка монтаж энкодера с конусным валом SMRS64 / SMRS64S на лифтовой лебедкеСкачать

  

  Видео 18. ОВЕН ПЛК210/200. Подключение энкодеровСкачать

  

  Датчики угла поворота энкодерыСкачать

  

  Уроки Arduino. Работа с энкодеромСкачать

  

  Энкодер.Скачать

  

  Вылетел вал двигателя? Подключение ЭНКОДЕРА к частотному преобразователю BIMOTOR BIM-500 спец. муфтаСкачать

  

  Программирование ПЛК. 17. Энкодеры. Эксперименты.Скачать

  

  Инкрементальный энкодер с полым валом 6 мм 200 имп/об 5 VDC Артикул E40H6-200-3-N-5Скачать

  

  E40S6-500-3-T-5 Энкодер 40 мм, вал 6 мм, 500 имп - encoder 6 mm, 500 pulses, totem pole outputСкачать

  

  Валы для энкодеровСкачать