Jako rodzaj urządzenia do konwersji sygnału, koder jest szeroko stosowany w naszym życiu.
W inteligentnym wyścigu samochodowym konieczne jest użycie enkodera do wykrycia chwilowej prędkości modelu samochodu i zrealizowania sterowania sprzężeniem zwrotnym prędkości modelu samochodu w pętli zamkniętej, aby tablica kontrolna samochodu mogła wykonać instrukcje podane przez oprogramowanie w zależności od zmian toru i warunków drogowych, takich jak przyspieszanie, zwalnianie, skręcanie itp.
W eksploracji nieba naukowcy używają dużych teleskopów astronomicznych do śledzenia gwiazd, teleskopów astronomicznych do osiągnięcia określonej dokładności kontroli prędkości, konieczne jest wybranie odpowiedniego enkodera. Jednak wymagania dotyczące enkodera są obecnie bardzo wysokie. Na przykład, gdy prędkość gwiazdy wynosi 0,004 procent, rozdzielczość enkodera wynosi 26 bitów, aby spełnić wymagania pomiaru prędkości.
Ponadto istnieją enkodery wind, enkodery obrabiarek, enkodery serwomotorów i tak dalej, można powiedzieć, że enkodery są wszędzie.
Od silnika krokowego do inteligentnego systemu, jak wybrać enkoder?
Czym właściwie jest enkoder?
Z definicji koder to urządzenie, które kompiluje sygnały (takie jak strumienie bitów) lub dane w postaci sygnałów, które mogą być przekazywane, transmitowane i przechowywane.
Proste zrozumienie polega na przekształceniu sygnałów, których ludzie nie mogą bezpośrednio zrozumieć, na sygnały, które my, ludzie, możemy bezpośrednio zrozumieć, abyśmy mogli sterować sprzętem lub urządzeniami.
Enkoder zgodnie z metodą skali i formą sygnału wyjściowego można podzielić na inkrementalny, wartości bezwzględnej, typ mieszany.
Przyrostowe i bezwzględne są bardziej powszechne, ale różnica między nimi stała się trudnym problemem dla większości użytkowników.
Dlatego porównywane są tutaj tylko przyrostowe i bezwzględne, aby użytkownicy mogli dokonać lepszego wyboru w przyszłości.
Po pierwsze, oba działają inaczej:
1. Zasada działania enkodera inkrementalnego:
Enkoder inkrementalny przekształca przemieszczenie w okresowy sygnał elektryczny, a następnie przekształca sygnał elektryczny w impuls zliczający, wykorzystując liczbę impulsów do przedstawienia wielkości przemieszczenia.
Weź nalewanie wody, aby opisać, jak enkoder przyrostowy, znajdź filiżankę o nieznanej wielkości i wlej do niej wodę, po napełnieniu raz, opróżnij filiżankę raz, następnie wlej wodę, a na koniec oblicz odległość zgodnie z tym, ile razy filiżanka jest wypełniony.
Pod względem budowy enkoder inkrementalny składa się z wałka łączącego, tabliczki kodowej, źródła światła i obwodu wyjściowego. W rzeczywistości koder jest w zasadzie tą kompozycją, poniższe nie będą się powtarzać.
Enkoder inkrementalny otrzymuje cztery grupy sygnałów sinusoidalnych z urządzeń fototransmisyjnych i odbiorczych, które są łączone odpowiednio w A, B, C i D. Każda fala sinusoidalna ma różnicę faz 90 stopni, a cztery grupy mają różnicę faz 360 stopni (czyli jeden cykl). Sygnały C i D są odwracane i nakładane na fazy A i B, aby wzmocnić stabilny sygnał; Ponadto przy każdym zwoju wyprowadzany jest impuls fazy Z reprezentujący zerowy bit odniesienia.
Ponieważ różnica między fazą A i fazą B wynosi 90 stopni, ruch do przodu i do tyłu enkodera można określić, porównując, która faza A i faza B występują wcześniej.
Zerowy bit odniesienia enkodera można uzyskać za pomocą impulsu zerowego. Parametry takie jak odległość i kąt są obliczane na podstawie zerowych bitów referencyjnych i liczby impulsów.
2. Zasada działania enkodera absolutnego
Na tabliczce kodowej enkodera absolutnego znajduje się wiele linii służących do rozmieszczenia każdej pozycji na enkoderze. Ponieważ każda pozycja jest inna, wystarczy znać pozycję początkową i końcową, aby poznać przemieszczenie, zamiast liczyć cały czas jak enkoder inkrementalny.
Jako przykład nalewania wody enkoder absolutny wziąłby wyższą filiżankę ze skalą, nalałby do niej wodę i obliczył odległość na podstawie skali początkowej i końcowej.
Jeśli chodzi o strukturę, na optycznej płytce kodowej enkodera absolutnego znajduje się wiele linii kanałów optycznych, a każda linia jest podzielona na 2, 4, 8, 16 linii… Ułożonych tak, aby w dowolnej pozycji enkodera, unikalny zestaw kodów binarnych (kody Graya) od 2 do potęgi zera do 2 do potęgi n-1 można uzyskać poprzez odczyt otwartej i ciemnej linii każdej wygrawerowanej linii, która jest n- bitowy enkoder absolutny.
Taki enkoder jest określany przez położenie mechaniczne (pozycja początkowa i końcowa) optycznej płytki kodowej, więc nie będzie miał na niego wpływu awaria zasilania i zakłócenia zewnętrzne, co jest również jedną z doskonałych cech enkodera absolutnego.
Dzięki tej funkcji enkoder absolutny nie potrzebuje pamięci, nie zmienia punktu odniesienia i nie musi cały czas zliczać. Dlatego właściwości przeciwzakłóceniowe enkodera i niezawodność danych uległy znacznej poprawie.
Opierając się na budowie enkodera absolutnego, musi on zmierzyć się z problemem: zliczaniem do wartości maksymalnej.
Aby rozwiązać ten problem, pojawia się enkoder absolutny wieloobrotowy.
W przypadku enkodera absolutnego wieloobrotowego istnieją następujące trzy popularne schematy projektowe:
Pierwszy, wewnątrz enkodera, wykorzystuje mechaniczne koła zębate do łączenia wielu wałków w celu obliczenia całkowitej liczby obrotów.
Weź nalewanie wody, wspomniany wcześniej kubek z podziałką. Kiedy ten kubek jest pełny, znajdź większy kubek z podziałką, wlej wodę z mniejszego kubka do większego kubka, a na koniec dodaj dwa kubki, aby obliczyć odległość.
Drugim jest użycie licznika elektronicznego i kondensatora do zliczenia całkowitej liczby zwojów.
Od silnika krokowego do inteligentnego systemu, jak wybrać enkoder?
Ponownie weźmy przykład nalewania wody, tym razem, gdy miarka jest pełna, wylej wodę i użyj licznika, aby zmierzyć liczbę napełnień, a na koniec oblicz odległość, dodając licznik i filiżankę.
Trzeci, w niektórych koderach magnetycznych, wykorzystuje linię Weigena i wykorzystuje efekt Weigena do liczenia.
Wszystkie powyższe trzy metody muszą zapłacić określoną cenę, na przykład pierwsza, ze względu na użycie przekładni mechanicznej, więc spowoduje to zużycie enkodera, zmniejszając dokładność.
Jeśli chodzi o schemat wielokołowego enkodera wartości bezwzględnej, nie jest on tutaj opisany, a zainteresowani znajomi mogą przejść do sprawdzenia odpowiednich informacji.
Ze względu na inną zasadę działania i skład mechaniczny oba mają dwie bardzo duże różnice:
1, pamięć włączania i wyłączania jest inna
Enkoder inkrementalny nie ma pamięci, a ponowne uruchomienie w przypadku przerwy w zasilaniu musi wrócić do pozycji zerowej odniesienia, aby znaleźć wymaganą pozycję, a przerwa w zasilaniu musi być uruchamiana ponownie za każdym razem.
Najpopularniejszym enkoderem inkrementalnym jest pozycjonowanie skanera drukarki. Za każdym razem, gdy drukarka jest włączona, możemy usłyszeć trzask, który w rzeczywistości jest drukarką szukającą referencyjnego punktu zerowego, po którym może pracować.
Enkoder absolutny ma pamięć, ponowne uruchomienie przerwy w zasilaniu bez powrotu do zera, możesz poznać lokalizację celu. To sprawia, że enkoder absolutny nie zostanie zakłócony w procesie, a jego właściwości przeciwzakłóceniowe i niezawodność danych uległy znacznej poprawie.
2, tabliczka kodowa jest inna
Ponieważ metoda liczenia tych dwóch nie jest taka sama, więc tabliczka kodowa obu jest również bardzo różna.
Różnica w tabliczce kodowej jest jedną z największych różnic między enkoderem absolutnym a enkoderem inkrementalnym.
Oprócz powyższych różnic istnieje wiele drobnych różnic między enkoderami absolutnymi a enkoderami inkrementalnymi:
3, sygnał wyjściowy jest inny
Enkoder inkrementalny wysyła sygnał impulsowy, podczas gdy enkoder absolutny wysyła zestaw wartości binarnych.
4, liczba różnych ograniczeń
Liczba obrotów enkodera inkrementalnego nie jest ograniczona, natomiast enkoder absolutny nie może przekroczyć zakresu obrotów.
5, pole aplikacji nie jest dokładnie takie samo
Z pamięcią punktów przerwania lub bez, enkoder inkrementalny i enkoder absolutny bardzo różnią się w dziedzinie zastosowań. Enkoder inkrementalny bardziej nadaje się do określania prędkości, drogi lub kierunku ruchu, natomiast enkoder absolutny jest coraz szerzej stosowany w dziedzinie przemysłowego pozycjonowania sterowania ze względu na swoje właściwości.
6. Cena jest inna
Ze względu na doskonałe właściwości enkodera absolutnego cena jest wyższa niż enkodera inkrementalnego.
Biorąc pod uwagę różnicę między nimi, przyjrzyjmy się, na jakie elementy należy zwrócić uwagę przy wyborze enkodera:
Czy przerwa w dostawie prądu jest wymagana do utrzymania
Enkodery absolutne muszą być stosowane, jeśli wymagana jest ciągła kontrola.
Wymagana dokładność pomiaru
Relatywnie rzecz biorąc, dokładność enkodera absolutnego jest wyższa niż enkodera inkrementalnego.
Uchwała uchwały
Rozdzielczość enkodera, to znaczy liczba impulsów wysyłanych przez enkoder, gdy wał wirnika silnika obraca się jeden raz. Rozdzielczość jest jednym z najważniejszych czynników wpływających na efekt pomiaru prędkości.
Wymagana maksymalna prędkość
Metody pomiaru prędkości enkoderów dzielą się na trzy kategorie: metoda T, metoda N i metoda M/T.
Ogólnie rzecz biorąc, metoda T ma najlepsze efekty w obszarach o niskiej prędkości, a metoda M jest lepsza niż metoda T w obszarach o dużej prędkości. Chociaż metoda M/T jest znacznie wyższa niż metoda M i T, w większości przypadków jej dokładność pomiaru prędkości jest również lepsza niż w przypadku pozostałych dwóch metod.
Wymagany materiał tabliczki znamionowej
Materiały płytki kodowej enkodera to szkło, metal, plastik.
Od silnika krokowego do inteligentnego systemu, jak wybrać enkoder?
Szklana tabliczka kodowa jest osadzona na bardzo cienkiej grawerowanej linii szkła, jej stabilność termiczna jest dobra, wysoka precyzja.
Metalowa tabliczka kodowa przechodzi bezpośrednio przez linię grawerowania, nie jest łatwa do złamania, ale ponieważ metal ma pewną grubość, może to mieć wpływ na dokładność, jego stabilność termiczna jest znacznie gorsza niż w przypadku szkła.
Plastikowa tabliczka kodowa jest ekonomiczna, jej koszt jest niski, ale dokładność, stabilność termiczna, żywotność są gorsze.
Wybór enkodera oprócz wyżej wymienionych czynników, ale także wiele innych czynników, w szczególności opartych na wykorzystaniu okazji i środowiska, aby dokonać wyboru.
Najlepszą opcją jest bezpośrednia komunikacja z producentem, przekazanie mu swoich potrzeb i obaw, a on udzieli ci dobrej rady. W tym momencie możesz rozważyć ich sugestie w oparciu o własne zrozumienie.
