Enkodery znajdują się w maszynach, wykorzystywanych we wszystkich gałęziach przemysłu. Można je przykładowo znaleźć w aplikacjach do cięcia na długość, ploterach, robotyce, pakowaniu, transporcie, automatyzacji, sortowaniu, napełnianiu czy obrazowaniu. W poniższym wpisie znajdują się podstawowe informacje dotyczące charakterystyki i zastosowania enkoderów inkrementalnych.
Czym jest enkoder?
Enkoder to nic innego, jak przetwornik którego zadaniem jest generowanie impulsów odpowiadających ruchowi obrotowemu. To swoistego rodzaju czujnik kontroli ruchu, który dostarcza informacje zwrotne do systemów sterowania. Ściślej mówiąc, mierzy on położenie, podczas gdy prędkość, przyspieszenie i kierunek mogą być wyprowadzone z położenia w ruchu liniowym lub obrotowym. Różne funkcje enkoderów wynikają z różnych fizycznych zasad działania, wyjść czy protokołów komunikacyjnych.
Czym zaś jest enkoder inkrementalny?
Enkoder inkrementalny to rodzaj urządzenia kodującego, które przekształca ruch kątowy/pozycję wału w kod analogowy lub cyfrowy w celu identyfikacji pozycji bądź ruchu. Enkodery inkrementalne są najczęściej stosowanymi enkoderami obrotowymi.
Enkoder inkrementalny zapewnia doskonałe sprzężenie zwrotne prędkości i odległości, a ponieważ w grę wchodzi niewiele czujników, systemy te są zarówno proste, jak i tanie. Enkoder inkrementalny jest ograniczony poprzez dostarczanie tylko informacji o zmianie, dlatego też wymaga on urządzenia referencyjnego do obliczania ruchu.
Jak działa enkoder inkrementalny?
Enkoder inkrementalny dostarcza określoną ilość impulsów w jednym obrocie enkodera. Wyjściem może być w tym przypadku pojedyncza linia impulsów (kanał „A”) lub dwie linie impulsów (kanał „A” i „B”), które są przesunięte w celu określenia obrotu. Faza pomiędzy dwoma sygnałami nazywana jest quadraturą.
W optycznym enkoderze przyrostowym typowy zespół składa się z zespołu wrzeciona, płytki drukowanej i pokrywy. Płytka drukowana zawiera układ czujników, który tworzy tylko dwa podstawowe sygnały dla celów pozycji i prędkości. W przypadku optycznego enkodera inkrementalnego czujnik optyczny wykrywa światło podczas przechodzenia przez zaznaczoną tarczę. Tarcza porusza się, gdy zespół wrzeciona obraca się, a informacje są przekładane na impulsy przez płytkę drukowaną. W przypadku przyrostowego przetwornika magnetycznego czujnik optyczny jest zastępowany przez czujnik magnetyczny, a obracająca się tarcza zawiera szereg biegunów magnetycznych.
Alternatywy dla enkoderów obrotowych
Podczas gdy enkodery inkrementalne są powszechnie stosowane w wielu aplikacjach sprzężenia zwrotnego, resolwery i enkodery absolutne stanowią alternatywę w zależności od wymagań aplikacji i środowiska.
Enkodery inkrementalne a resolwery
Resolwery są elektromechanicznymi prekursorami enkoderów, opartymi na technologii sięgającej czasów II wojny światowej. W tym przypadku prąd elektryczny wytwarza pole magnetyczne wzdłuż centralnego uzwojenia. Istnieją dwa uzwojenia, które są prostopadłe do siebie. Jedno uzwojenie jest zamocowane na stałe, a drugie przemieszcza się w miarę przemieszczania się obiektu. Zmiany w sile i położeniu dwóch współdziałających pól magnetycznych pozwalają na określenie ruchu obiektu przez resolwer.
Enkodery inkrementalne a enkodery absolutne
Enkodery absolutne działają w sytuacjach, w których dokładność zarówno dla prędkości, jak i pozycji, tolerancja na błędy oraz interoperacyjność mają większe znaczenie niż prostota systemu. Enkoder absolutny ma możliwość identyfikacji miejsca, w którym się znajduje (w odniesieniu do swojego położenia w przypadku wyłączenia zasilania systemu i ponownego uruchomienia, jeżeli enkoder miałby się poruszać podczas wyłączenia zasilania).
Enkoder, chociaż jest niewielkim urządzeniem, pełni kluczową funkcję w prawidłowym funkcjonowaniu linii produkcyjnej czy maszyny. Niesprawny moduł może niepotrzebnie zatrzymać produkcję, dlatego bardzo istotne jest, aby znać jego budowę i specyfikację.
