Enkoder inkrementalny to urządzenie kodujące, które przekształca ruch kątowy lub położenie wału na kod analogowy lub cyfrowy w celu identyfikacji położenia lub ruchu. Enkodery inkrementalne są jednymi z najczęściej stosowanych enkoderów obrotowych. Enkodery inkrementalne można stosować w zastosowaniach związanych z pozycjonowaniem i sprzężeniem zwrotnym prędkości silnika, w tym w zastosowaniach serwo/lekkich, przemysłowych lub ciężkich. Enkodery inkrementalne zapewniają doskonałe sprzężenie zwrotne dotyczące prędkości i odległości, a ponieważ wymagana jest niewielka liczba czujników, system jest prosty i niedrogi. Enkodery inkrementalne ograniczają się do dostarczania informacji o zmianach, dlatego enkodery potrzebują urządzenia referencyjnego do obliczenia ruchu.
1. Jak działają enkodery inkrementalne? Jak działają enkodery przyrostowe!
Enkodery inkrementalne dostarczają określoną liczbę impulsów podczas jednego obrotu enkodera. Wyjściem może być pojedyncza linia impulsów (kanał „A”) lub dwie linie impulsów (kanały „A” i „B”), które są przesunięte w celu określenia obrotu. Ta faza pomiędzy dwoma sygnałami nazywana jest kwadraturą. W inkrementalnych enkoderach optycznych typowy zespół składa się z zespołu wrzeciona, płytki drukowanej i pokrywy. Płytka drukowana zawiera szereg czujników, które wytwarzają tylko dwa główne sygnały dotyczące położenia i prędkości.
W przypadku przyrostowych enkoderów optycznych czujnik optyczny wykrywa światło przechodzące przez zaznaczoną płytę. Dysk porusza się wraz z obrotem zespołu wrzeciona, a informacja jest przetwarzana na impulsy przez płytkę drukowaną. W inkrementalnych enkoderach magnetycznych czujnik optyczny zastępuje się czujnikiem magnetycznym, a obracający się dysk zawiera szereg biegunów magnetycznych.
Opcjonalnie można dostarczyć dodatkowe sygnały:
Kanał indeksowy lub „Z” może być dostarczony jako sygnał impulsu na obrót do bazowania i weryfikacji liczby impulsów w kanałach A i/lub B. Indeks ten może być bramkowany w różnych stanach A lub B. Może być również niebramkowany i mieć różną szerokość. Niektóre enkodery mogą również zapewniać kanały komutacji (U, V, W). Sygnały te pokrywają się z uzwojeniami komutacyjnymi serwomotoru. Zapewniają również, że sterowniki lub wzmacniacze tych silników dostarczają prąd do każdego uzwojenia we właściwej kolejności i na właściwym poziomie.
2. Jakie produkty inkrementalny enkoder obrotowy może zastąpić sobą?
Chociaż enkodery inkrementalne są powszechnie stosowane w wielu zastosowaniach ze sprzężeniem zwrotnym, resolwery i enkodery absolutne oferują alternatywy w zależności od wymagań aplikacji i środowiska.
* Koder przyrostowy i parser
Rezolwery są elektromechanicznymi prekursorami enkoderów, opartymi na technologii sięgającej czasów II wojny światowej. Prąd wytwarza pole magnetyczne wzdłuż środkowego uzwojenia. Istnieją dwa wzajemnie prostopadłe uzwojenia. Jedno uzwojenie jest nieruchome, a drugie uzwojenie porusza się wraz z ruchem obiektu. Zmiany siły i położenia dwóch oddziałujących ze sobą pól magnetycznych pozwalają rezolwerowi określić ruch obiektu.
Prostota konstrukcji rezolwera pozwala na jego niezawodną pracę nawet w ekstremalnych warunkach, od wysokich i niskich temperatur po narażenie na promieniowanie, a nawet zakłócenia mechaniczne spowodowane wibracjami i wstrząsami. Jednakże parser wybacza montaż źródła i aplikacji kosztem ich zdolności do pracy w złożonych projektach aplikacji, ponieważ nie jest w stanie wygenerować wystarczająco dokładnych danych. W przeciwieństwie do enkoderów inkrementalnych, rezolwery wysyłają jedynie dane analogowe, co może wymagać specjalistycznej elektroniki do połączenia.
* Enkoder inkrementalny i absolutny
Enkodery absolutne działają tam, gdzie prędkość i dokładność położenia, odporność na błędy i interoperacyjność są ważniejsze niż prostota systemu. Enkoder absolutny jest w stanie „wiedzieć, gdzie się znajduje” na podstawie swojej pozycji w przypadku przerwy w zasilaniu systemu i uruchamia się ponownie, jeśli koder poruszy się podczas przerwy.
Enkoder absolutny sam zna informacje o położeniu - nie musi polegać na zewnętrznej elektronice, aby zapewnić podstawowy indeks pozycji enkodera. Szczególnie w porównaniu z rezolwerami i enkoderami inkrementalnymi wyraźną zaletą enkoderów absolutnych jest to, jak ich dokładność pozycjonowania wpływa na ogólną wydajność aplikacji, dlatego często jest to enkoder wybierany do zastosowań o wysokiej precyzji, takich jak CNC, medycyna i robotyka.
3. Zastosowanie i zastosowanie enkodera inkrementalnego
Enkodery inkrementalne zaprojektowano tak, aby były wszechstronne i można je dostosowywać do różnych zastosowań. Trzy szerokie kategorie aplikacji opartych na środowiskach to:
* Heavy Duty: Trudne środowiska o dużym potencjale zanieczyszczenia i wilgoci, wyższych temperaturach, wymaganiach dotyczących wstrząsów i wibracji, jak widać w zakładach celulozowych, papierniczych, stalowych i tartacznych.
* Zastosowania przemysłowe: Ogólne fabryczne środowiska operacyjne, które wymagają standardowych stopni ochrony IP, umiarkowanych wstrząsów, wibracji i specyfikacji temperaturowych, jak widać w fabrykach żywności i napojów, tekstyliach, ogólnej automatyzacji fabryk.
* Lekki/serwo: kontrolowane środowiska o wysokich wymaganiach dotyczących precyzji i temperatury, takie jak robotyka, elektronika i półprzewodniki.