Инкрементальный линейный энкодер

На современных производствах для измерения угловых перемещений применяют датчики соответствующего типа – энкодеры. В современных энкодерах используются в основном оптический метод измерения угла и цифровая обработка выходного сигнала. Наибольшее распространение получили относительные  - инкрементальные энкодеры. Основная причина в том, что инкрементальные датчики, как правило, дешевле абсолютных, при сравнимых характеристиках.

Инкрементальные энкодеры

Энкодер (преобразователь угловых перемещений) – это электронное устройство, позволяющее с необходимой точностью измерить различные параметры вращения какой-либо детали, как правило, вала электродвигателя или редуктора. Существуют два вида энкодеров – инкрементальный и абсолютный

Отличительной особенностью инкрементального датчика положения является то, что он сообщает о пошаговом изменении положения. Другими словами, после того, как на датчик подается питание, он не сможет сообщить о положении до тех пор, пока ему не укажут точку отсчета. 

Главный параметр любого энкодера – разрешение, то есть количество импульсов (для абсолютного преобразователя – разрядность, или количество бит) на один оборот. Простой подсчет количества импульсов позволяет определить угол поворота относительно некоего начального значения. Для получения информации о скорости вращения производится операция дифференцирования, то есть определения частоты следования импульсов на некотором временном промежутке.

Прочие параметры:

• Напряжение питания – от 5 до 24В;
• тип вала – сплошной, полый, без вала (сквозное отверстие);
• диаметр вала или отверстия;
• тип выхода – как правило, транзисторный выход с открытым коллектором.

Также учитываются размер корпуса, тип крепления и степень защиты.

Применяется в основном два физических принципа реализации энкодера:

1. Оптико-электронный. На валу датчика установлен оптически прозрачный диск с равномерно нанесенными на него по периметру непрозрачными метками. Свет проходит через диск от группы излучающих светодиодов к группе принимающих фотодиодов. При повороте диска и прохождении метки в луче света, изменяется засветка фотоприемников, при этом электронная схема формирует выходной импульс с нужными параметрами.
2. магнитный или магнитно-резистивный. Магнитный инкрементальный энкодер использует в качестве чувствительного элемента датчик Холла, регистрирующий последовательность прохождения полюсов магнита, установленного на валу.

Магнитные энкодеры очень прочные и выдерживают больше ударов и вибрации, чем фотоэлектрические энкодеры. Простое и компактное исполнение позволяет упаковывать их в меньшие корпуса, чем фотоэлектрические датчики. Стандартные магнитные энкодеры менее точные и имеют более медленное время отклика, чем фотоэлектрические датчики

Магнитные устройства отлично подходят для использования в условиях с высокими требованиями прочности. Благодаря нетребовательной конструкции, они способны работать в широком диапазоне скоростей и температур. При этом всем устройства способны обеспечивать одинаковую точность сигнала, практически независимо от внешних условий среды.

Энкодеры известных брендов

Инкрементальные энкодеры Sick представленны сериями: DRS60, DGS60, DGS65 и DGS66. Они широко используются на автоматизированных производственных линиях, конвейерных линиях, аэропортах и другом промышленном оборудовании. Инкрементальные энкодеры служат для определения положения вала, скорости, угловой скорости. Разрешение определяется количеством штрихов или импульсов на один оборот, которые энкодер передает в систему управления за каждый оборот. Текущее положение может быть определено системой управления путем подсчета этих импульсов. При включении машины может потребоваться настройка по базовым координатам.

Наиболее интересной представляется серия DRS60, которая выполнена по технологии CoreTech. Данная технология позволяет изготавливать энкодеры с любым количеством импульсов в диапазоне от 1 до 8192, что удовлетворяет любым требованиям заказчика по этому параметру. «Изюминка» технологии CoreTech заключается в изготовлении индивидуального диска с требуемым количеством кодирующих меток. Срок изготовления подобных энкодеров составляет от 2 до 4 недель.

Инкрементальные энкодеры Autonics позволяют добиться высокой производительности и точности работы благодаря высоким разрешениям, а также повысить общую эффективность технологических процессов.

Основные их преимущества:

• Простая конструкция;
• различные виды диаметров вала и видов крепления под разные задачи;
• большой диапазон импульсов на оборот;
• разное напряжение питания и тип выходного сигнала;
• виброустойчивость;
• устойчивость к механическим повреждениям у некоторых моделей.

Инкрементальный энкодер YASKAWA генерирует информацию о положении объекта посредством электрических импульсов. В случае неподвижности вала передача импульсов  прекращается. Подсчёт импульсов в точке измерения и определяет текущее положение объекта.

Энкодеры имеют особенности:

• Высочайшая надежность;
• высокая помехоустойчивость;
• широкий диапазон питающих напряжений;
• низкое энергопотребление;
• возможность эксплуатации в жестких условиях.

Инкрементальные преобразователи угловых перемещений используются для:

• Регулирования положения кранов;
• измерения скорости, определение положения и синхронизации транспортировки деталей;
• регулирования скорости и положения штабелеров в автоматизированных системах хранения;
• управления положением поворотных столов в системах транспортировки
• контроля движения эскалатора и его скорости;
• контроля скорости кабины лифта, плавного ускорения и торможения;
• регулирования угла поворота солнечных батарей;
• контроля скорости вращения и положения ветрогенератора.

Также широкое применение инкрементальные энкодеры находят в приводах металлообрабатывющих станков, бурового и строительного оборудования, роботехнических комплексах, пищевой промышленности.