Енкодер - це ... Інкрементальний енкодер

Слово «енкодер» має англомовне походження. Воно виникло від слова encode, що означає «перетворювати». Найбільш відомими світовими виробниками даних приладів є такі відомі бренди як Siemens, СКБ ІС, HEIDENHAIN RLS, Baumer, SICK AG, Balluff, Schneider electric (Autonics Telemecanique), OMRON.

Сфера і мета застосування

Енкодер - це датчик, який застосовується в промисловій області з метою перетворення підконтрольної величини в електричний сигнал. За допомогою нього визначається, наприклад, положення вала електричного двигуна. У зв`язку з тим що кожен пристрій, в якому застосовується обертання, обов`язково повинно бути оснащено приладом, контролюючим точність обертального моменту, популярними сферами використання подібних перетворювачів є системи точного переміщення. Основна мета, з якою застосовується енкодер, - це вимірювання кута повороту об`єкта під час обертання. Енкодери незамінні в процесі виробництва на верстатобудівних підприємствах, в работотехніческіх комплексах. Використовують їх також у багатьох сучасних вимірювальних приладах, які потребують реєстрації високоточних вимірювань кутів, обертання, поворотів і нахилів.

Ранжування енкодерів

Всі нині відомі енкодери підрозділяються на абсолютні і інкрементальні, резисторні, магнітні та оптичні, що працюють через промислові мережі або шинний інтерфейс.

Залежно від загального принципу роботи виділяють абсолютні енкодери і інкрементальні. Різниця між цими двома видами полягає в виконуваних ними завданнях. Перелік завдань абсолютного енкодера набагато ширше переліку, який охоплюється енкодером інкрементального.

Інкрементальні енкодери

Це імпульсний датчик. В процесі повороту об`єкта на його виходах фіксуються імпульси, кількість яких прямо пропорційно кутку обертання предмета. Зазвичай інкрементальні перетворювачі застосовують в процесі верстатобудування з метою реєстрації кутового переміщення вала або в автоматизованих системах в колі зворотного зв`язку для вимірювання та реєстрації швидкості повороту валу.

Інкрементальний енкодер - це пристрій, що функціонує на основі даних імпульсів, що утворюються при обертанні. Кількість імпульсів на одиницю обороту - це і є основний робочий параметр даного пристрою. Поточне значення визначається датчиком за методом підрахунку кількості імпульсів від точки відліку. З метою прив`язки систем відліку на імпульсному енкодер встановлюються референтні мітки, які є стартовими після включення обладнання. Визначення даних за допомогою інкрементального перетворювача можливо лише під час обертання або повороту. При зупинці обертання всі дані енкодера обнуляються. У підсумку при подальшому включенні попередні дані лічильника будуть невідомі. Для зручності його експлуатації слід привести вал у вихідне положення. Інкрементальний енкодер ідеально справляється із завданням вимірювання швидкості повороту. За допомогою підрахунку кількості імпульсів від референтної мітки можна з точністю визначити також поточну координату кута обертання об`єкта.

Абсолютні енкодери

Так називають абсолютний датчик положення. Зазвичай у подібних енкодер спостерігаються більш складні процеси електронної обробки сигналів і є оптична схема. Але зате вони видають реквізити об`єкта відразу після включення, що найчастіше є обов`язковим для коректного функціонування системи в цілому. У порівнянні з інкрементальних використання абсолютних енкодерів дозволяє вирішувати значно ширше коло завдань, так як вимірювання проводяться не за допомогою фіксації імпульсів, а спеціальними цифровими кодами. Одиниця виміру подібного апарату - це число унікальних цифрових кодів за одиницю обертання (1 оборот). У зв`язку з тим, що всі цифрові коди, що видаються датчиком, унікальні, визначити поточну координату лінійного переміщення відразу ж після включення приладу не складає труднощів і без використання реферетной мітки. У момент включення на виходах датчика з`являється код з цифр. Він і є позначенням поточного положення кута повороту об`єкта. Таким чином, абсолютний енкодер відмінно справляється не тільки з завданням відстеження швидкості повороту (обертання) об`єкта, але і видає коректні дані про його точне розташування в даний момент часу, незалежно від того, підключений він чи ні.

Різновиди абсолютних енкодерів

Залежно від особливостей характеристик аюсолютние енкодери можуть відрізнятися типом кріплення, наявністю некрізного або наскрізного, полого або виступаючого валу. Асортимент таких пристроїв також дуже різноманітний з точки зору зовнішніх характеристик: довжини, діаметру корпусу і так далі. Крім того, відомо, що абсолютні датчики вимірювання положень під час обертання бувають багатооборотні і однооборотний. Одиноборотні виробляють визначення поточної координати в межах 1 обороту, а багатооборотні здатні до розпізнавання ще кількох додаткових обертів.

Оптичний енкодер - що це?

Даний перетворювач являє собою жорстко закріплений на валу диск, зроблений зі скла. Енкодер оптичний, на відміну від вищеописаних датчиків, додатково обладнаний оптичним растор, який в процесі повороту вала переміщається і перетворює обертальний момент в потік світла, що приймається згодом фотодатчиком.

Даний тип перетворювача фіксує кути обертання, де кожному унікальному положенню відповідає спеціальний неповторний код з цифр. Він разом з кількістю оборотів і являє собою одиницю виміру датчика. Підключення енкодера і принцип його дії ідентичні функціонуванню інкрементального пристрої, описаного вище.

Типи датчиків залежно від принципу роботи

За характеристиками роботи енкодери діляться на магнітні та фотоелектричні.

Фізичний принцип роботи перших базується на застосуванні ефекту Холла, відкритого в 1879 році Е. Холом. В даному випадку різниця потенціалів виникає лише при приміщенні провідника постійного струму в область магнітного поля.

За характеристиками дозволу і точності магнітний енкодер поступається фотоелектричному, але його реалізація простіше. Він є набагато менш вимогливим до просторів і умов функціонування.

Представник магнітного енкодера являє собою прилад, що фіксує цикл проходження магнітного полюса обертового магніту, розташованого поблизу від чутливого елемента. Вираз даних передавача також має вигляд цифрового коду.

Фотоелектричний енкодер - це датчик, що функціонує на базі фотоелектричного ефекту, який спостерігається в результаті впливу світла на речовину. Відкрито даний принцип в 1887 році Г. Герцем. У процесі роботи датчика даного типу спостерігається постійне перетворення світлового променя в електричний сигнал.

Синонімом фотоелектричного енкодера є оптрон, оптичний і оптоелектронний. Датчики даного типу більш вимогливі до характеристик виробництва, експлуатації і багато чому іншому, ніж інші енкодери, але це виправдано, оскільки потенціал їх точності значно вище, ніж у конкурентів.