Роторный энкодер

Роторный энкодер является устройством для преобразования угловых перемещений в электрический сигнал аналогового или цифрового типа. Принцип работы инкрементальных датчиков построен на считывании выходных импульсов в процессе вращения вала. Количество таких сигналов, полученных за один оборот вала, дает характеристику углового перемещения, положения, направления и скорости вращения измеряемого объекта.

Абсолютные и инкрементные датчики угла поворота

Энкодеры Delta относятся к оптическим приборам. Они подразделяются на абсолютные и инкрементные устройства, которые  широко используются в промышленной автоматизации технологических процессов. Абсолютные энкодеры обеспечивают четкое позиционирование, точную настройку скорости и синхронизацию вращающихся механизмов. Отличительной чертой абсолютных энкодеров является возможность считывания информации в любое время, без предварительной калибровки, что сделало  их незаменимым элементом в управлении скоростью и положением устройств.

По конструкции абсолютный энкодер представляет собой простейший механизм, состоящий из вала, считывателя и элемента, кодирующего положение вала. Благодаря последнему, прибор может оповещать пользователя о положении вала как во время движения, так и в состоянии покоя. Каждому из положений тела вращения соответствует строго определенный код, который трансформируется в сигнал. Для этого в оптических энкодерах Delta используют свет, кодовый оптический диск и оптоэлектронную матрицу. Абсолютные энкодеры нашли применение в различных сферах хозяйствования. Для  металлургии это определение позиции сварочных швов, а в альтернативной энергетике нахождение оптимального положения солнечных батарей или ветряных турбин.

Производитель Delta Electronics предлагает абсолютные энкодеры в серии ROE-A, которая поддерживает следующие модификации:

• AS — устройства оснащены валом цельной конструкции с поперечным сечением 8 мм.
• AH — приборы имеет полый вал с диаметром внутреннего отверстия 8 мм.

В абсолютных энкодерах применяют специальный код Грея —  это датчик положения, которой выдает информацию в двоичном виде по трем проводам. Разрешение составляет 5-10 бит, максимальная частота выходных импульсов 20кГц.

Инкрементальные энкодеры Delta состоят из источника света, диска с метками, фототранзисторной сборки и схемы обработки сигнала. Предназначены для определения угла поворота, положения, а также скорости движения и ускорения частей вращающихся механизмов. Отличительной чертой инкрементального датчика положения является пошаговое изменение. Таким образом, после включения прибора для получения информации о перемещении, сначала нужно задать точку отсчета или пройти калибровку. 

В ассортименте Delta Electronics инкрементные энкодеры представлены серией ROE-Е, включающей модификации:

1. ES — устройства укомплектованы валом цельной конструкции с внешним диаметром 6 и 8 мм.
2. EH — приборы оснащены полым валом с диаметром внутреннего отверстия 8 мм.
3. ET — изделия имеют сквозной полый вал с диаметром отверстия 30 мм.

Инкрементные энкодеры обладают компактной и прочной конструкцией, обеспечивают разрешение: 100-5000 имп/об, а максимальная частота выходных импульсов составляет 300кГц. Применяются в подъемном оборудовании, металлорежущих станках и автоматических линиях, при производстве медтехники, в агрегатах мерного реза и фасовочных установках. В качестве примера моделей данной серии может служить энкодер инкрементальный Delta ES 10CN6941.

Энкодеры Otis и интеграция преобразователей с микроконтроллерами

Устройства для регулировки и контроля положения применяются не только в промышленном производстве, но и в процессах повышенной опасности. Например, в подъемном оборудовании – лифтах энкодерами Otis оснащается главный привод, лебедка, частотный преобразователь и привод дверей.

Интеграция инкрементальных энкодеров с микроконтроллерами довольно распространенное решение. В этом случае за считывание и преобразование импульсов отвечает управляющее устройство. Примером слияния энкодера с микроконтроллером может стать современная стиральная машина, микроволновая печь или аудиосистема. 

Подключить преобразователь угловых перемещений к микроконтроллеру довольно просто. Для этого два сигнальных вывода энкодера подсоединяются к портам входа и выхода контроллера, а общий выход подключается к земле. Выводы, к которым подключен энкодер настраиваются в программе как входы. К ним подсоединяются подтягивающие резисторы. В дальнейшем принцип работы датчика положения построен на управлении контактами. В состоянии покоя на входе в микроконтроллер имеется логическая единица, а при повороте ручки появляется два прямоугольных импульса сдвинутых относительно друг друга, где опережение того или иного импульса зависит от направления вращения ручки.