Что такое энкодер и как он работает. Какие бывают виды энкодеров. Где применяются датчики угла поворота. Как выбрать подходящий энкодер для конкретной задачи.
Что такое энкодер и принцип его работы
Энкодер (датчик угла поворота) — это устройство, преобразующее угловое перемещение вала в электрические сигналы. Основная функция энкодера — точное определение положения, скорости и направления вращения вала.
Принцип работы энкодера основан на генерации импульсных сигналов при вращении вала. Типичный энкодер состоит из следующих основных частей:
- Вращающийся диск с прорезями или магнитными метками
- Неподвижный считывающий элемент (оптический или магнитный)
- Электронная схема обработки сигналов
При вращении диска считывающий элемент генерирует импульсы, частота которых пропорциональна скорости вращения. Анализируя последовательность импульсов, можно определить угол поворота, скорость и направление вращения вала.
Основные типы энкодеров
Существует два основных типа энкодеров:
1. Инкрементальные энкодеры
Инкрементальные (накапливающие) энкодеры генерируют последовательность импульсов при вращении вала. Они определяют относительное изменение положения, но не абсолютный угол поворота.
Особенности инкрементальных энкодеров:
- Простая конструкция и низкая стоимость
- Высокое разрешение (до 10000 импульсов на оборот и более)
- Требуют начальной калибровки при включении
- Часто имеют два канала (A и B) для определения направления вращения
2. Абсолютные энкодеры
Абсолютные энкодеры выдают уникальный код для каждого углового положения вала. Они позволяют определить точное положение сразу после включения, без необходимости начальной калибровки.
Ключевые особенности абсолютных энкодеров:
- Выдают абсолютное значение угла поворота
- Сохраняют информацию о положении при отключении питания
- Бывают однооборотными и многооборотными
- Имеют цифровой или аналоговый выход
Технологии, используемые в энкодерах
Для преобразования углового перемещения в электрические сигналы в энкодерах используются различные технологии:
Оптические энкодеры
Принцип работы оптических энкодеров основан на прерывании светового потока при вращении диска с прорезями. Они обеспечивают высокую точность и разрешение.
- Преимущества: высокая точность, большой срок службы
- Недостатки: чувствительность к загрязнениям и вибрациям
Магнитные энкодеры
Магнитные энкодеры используют изменение магнитного поля при вращении вала с магнитными метками. Они более устойчивы к внешним воздействиям.
- Преимущества: устойчивость к пыли и влаге, компактность
- Недостатки: меньшая точность по сравнению с оптическими
Характеристики энкодеров
При выборе энкодера важно учитывать следующие характеристики:
- Разрешение — количество импульсов на оборот (PPR)
- Точность — максимальная погрешность измерения угла
- Максимальная скорость вращения
- Тип выходного сигнала (HTL, TTL, RS422 и др.)
- Степень защиты корпуса (IP)
- Диапазон рабочих температур
- Устойчивость к ударам и вибрациям
Выбор конкретных параметров зависит от требований конкретного применения.
Области применения энкодеров
Энкодеры широко используются в различных отраслях промышленности и техники:
- Робототехника и автоматизация производства
- Станки с ЧПУ и промышленное оборудование
- Лифты и подъемные механизмы
- Медицинское оборудование
- Измерительные приборы и системы
- Антенные системы и телескопы
- Автомобильная промышленность
В каждой области применения к энкодерам предъявляются свои специфические требования.
Как выбрать подходящий энкодер
При выборе энкодера для конкретной задачи необходимо учитывать следующие факторы:
- Требуемая точность и разрешение измерений
- Условия эксплуатации (температура, влажность, вибрации)
- Механические параметры (размер, тип вала, способ крепления)
- Электрические характеристики (напряжение питания, тип выходного сигнала)
- Стоимость и надежность
Правильный выбор энкодера позволяет оптимизировать работу системы и снизить затраты на ее обслуживание.
Современные тенденции в развитии энкодеров
Технологии производства энкодеров постоянно совершенствуются. Основные направления развития включают:
- Увеличение разрешения и точности измерений
- Миниатюризация конструкции
- Повышение устойчивости к внешним воздействиям
- Интеграция дополнительных функций (диагностика, самокалибровка)
- Развитие беспроводных технологий передачи данных
- Использование новых материалов и технологий производства
Эти инновации позволяют расширить области применения энкодеров и повысить эффективность систем управления и измерения.
Заключение
Энкодеры являются важнейшими компонентами современных систем управления и измерения. Они обеспечивают точное определение положения и скорости вращения в широком спектре применений — от промышленных роботов до медицинского оборудования.
Выбор подходящего энкодера требует учета множества факторов, включая требуемую точность, условия эксплуатации и экономические аспекты. Правильно подобранный энкодер позволяет оптимизировать работу системы, повысить ее надежность и снизить эксплуатационные расходы.
Постоянное совершенствование технологий производства энкодеров открывает новые возможности для их применения и способствует развитию инновационных решений в различных отраслях промышленности и техники.
датчики угла поворота, их сигналы и подключение
Накапливающие угловые датчики поворота(инкрементальные энкодеры) генерируют сигнал на выходе каждый раз, когда вал, на который они установлены, поворачивается на определенный угол. Число сигналов(импульсов) за оборот определяет разрешение энкодера. Инкрементные энкодеры не сообщают абсолютный угол поворота вала, что позволяет делать их намного проще и дешевле абсолютных энкодеров.Помимо слежения за позицией, инкрементальные энкодеры часто применяются для определения угловой скорости вращения. Инкрементные датчики угла поворота выдают последовательную серию импульсов по 1 линии передачи. Один датчик должен соединяться с одним приемником. Энкодер, как правило, имеет минимум 2 канала передачи, называемых «А» и «В». Эти 2 сигнала сдвинуты на четверть фазы, для того, чтобы их фронты, появляющиеся со сдвигом по фазе, давали возможность определить направления вращения вала — при вращении по часовой стрелке восходящий фронт сигнала А появляется перед фронтом В, при вращении против часовой — наоборот.
Также некоторые энкодеры имеют дополнительные дифференциальные сигналы(часто называемые «/А»,»/В»,»/Z») — инвертированные сигналы А, В и Z. Контроллер может сравнить данные соответствующих каналов(«А» должен соответствовать инвертированному «/А»), для устранения ошибок передачи и помех. Дополнительно стабильность передачи дифф. сигналов повышается при использовании витой пары.
Типичная диаграмма импульсовХарактеристики энкодеров
Число импульсов на оборот (pulses per revolution, PPR):
инкрементальный энкодер выдает определенное число импульсов на оборот. чем больше PPR, тем меньший угол между соседними импульсами. Обычно PPR — фиксированная характеристика для энкодера, но существуют программируемые модели, где её можно подстроить под требования контроллера или управляющего ПО
A) Push-Pull (HTL)1) Push-Pull (HTL) выдает сигнал уровня, соответствующему питающему напряжению, которое обычно колеблется в пределах 8-30 В. При правильном подключении интерфейс Push-Pull может быть использован как замена открытому коллектору, с применением внешнего диода
B) RS422 (TTL)
RS422 (TTL) используется постоянное напряжение 5 В, вне зависимости от питающего напряжения. Существует 2 диапазона питающего напряжения: 4.75..5.5 В или 8..30 В. Использование дифференциальных сигналов полностью соответствует стандарту RS422
Дифференциальные выходы обладают большей помехоустойчивостью и максимальной частотой передачи, но для использования данных преимуществ приемник тоже должен быть дифференциальным.
Замена старых вариантов
1) Замена «открытого коллектора» типа PNP
2) Замена открытого коллектора типа NPN
Абсолютные Энкодеры | POSITAL
Forgot password? Request Login for the Partner Portal
Incorrect email or password.
Please try again.
Широкий выбор абсолютных энкодеров углового положения
Абсолютные энкодеры углового положения могут с момента их включения обеспечивать передачу значений уникального положения. Даже те движения, которые случаются тогда, когда система обесточена, переводятся в точные значения положения, как только на энкодер снова подается питание. Еще одним их преимуществом является большое количество разновидностей. Абсолютные энкодеры могут быть однооборотными либо многооборотными, с различными допустимыми углами поворота и интерфейсами связи. Потребитель для удовлетворения своих потребностей может выбирать из тысяч механических конфигураций энкодеров и комплектаций их подключения.
Сохранение информации о положении
Компактный размер
Более 15 интерфейсов связи
Программируемые параметры
| Технология Виганда
Высокая устойчивость к ударам и вибрации Нечувствительны к запыленности и влажности Корпуса повышенной надежности
Продуманная конструкция обеспечивает безопасность эксплуатации
|
|---|
Основные разновидности
Предназначение — контроль перемещений в различных отраслях, от промышленной автоматизации до передвижной техники.
В каждом применении есть своя специфика, но все они требуют точных данных о физическом положении механического оборудования в режиме реального времени. Линейка абсолютных энкодеров POSITAL разработана для решения почти всех задач, с которыми можно столкнуться.
Подробнее о контроле перемещения здесь
Однооборотный или многооборотный энкодер
Магнитные энкодеры или оптические энкодеры
Оптические: Обеспечивают максимальное разрешение и точность путем сканирования положения кодированного материала.
Магнитные: Обеспечивают компактность, надежность и экономичность угловых измерений
Подробнее здесь
Многообразие интерфейсов связи
Варианты фланцев и валов
Применение
Абсолютные энкодеры IXARC всегда гарантируют надежное позиционирование. Они никогда не требуют референтного пуска, что повышает безопасность и производительность оборудования
| Еда и напитки Нержавеющее исполнение Химическая стойкость Точность отслеживания процесса | Промышленные клапаны водоснабжения и водоотвода Многообразие интерфейсов Степень защищенности IP69K 16-битное разрешение |
|---|---|
| Автоматизация предприятия Компактный размер Пригодность для переоснащения Надежность на максимальной скорости | Нефтегазовая отрасль Взрывозащищенные энкодеры (по директиве ATEX) Зона 1 и 21 Зона 2 и 22 |
Инкрементальный | US Digital
Инкрементальные энкодеры обеспечивают относительное положение относительно исходного положения или нулевого положения.
US Digital предлагает инкрементальные энкодеры в виде комплектов, готовых к сборке, и энкодеры с валом, использующие оптические и магнитные технологии. Также в наличии и немедленно доступны модули кодировщика и компоненты кодировщика, такие как диски и ступичные диски.
ПОКАЗАТЬ ВСЕ КОДЕРЫ
ФИЛЬТР ПО ДОПОЛНИТЕЛЬНОМУ ТИПУ…
Компоненты энкодера
Передающие энкодерные диски и полоски US Digital изготовлены из прочной пленки Mylar™, обеспечивающей точное определение движения в широком диапазоне отраслей и приложений при температурах от -40 C до 100 C.
Полое отверстие
Энкодеры с полым отверстиемпредназначены для установки непосредственно на существующий вал для обеспечения обратной связи. Они также известны как энкодеры со сквозным отверстием, со сквозным валом и с полым валом.
Комплект инкрементальных энкодеров
US Digital стала известна тем, что поставляет самый широкий в отрасли ассортимент быстросборных энкодеров в виде комплектов.
Эти датчики легко добавить к существующим приложениям, поскольку они состоят всего из четырех или пяти основных компонентов и легко устанавливаются на существующие валы.
Модули энкодера
В сочетании с высококачественным диском энкодера US Digital или линейной полосой наши передающие оптические модули энкодера точно определяют поворотные или линейные положения в широком диапазоне приложений управления движением.
Инкрементальные энкодеры
US Digital предлагает растущий ассортимент, в том числе многие, которые предлагают выбор крутящего момента на валу, включая стандартную версию, версию без крутящего момента и прецизионную версию с шарикоподшипником для высокоскоростных или сверхнизких крутящих моментов.
Отображение всех инкрементальных энкодеров
DISK-1 1-дюймовый передающий вращающийся диск энкодера
- 1-дюймовый наружный диаметр
- Конструкция из майларовой пленки
- от 32 до 5000 CPR
- Опция индексной дорожки .
..
..Подробнее о ДИСК-1
DISK-2 2-дюймовый передающий вращающийся диск энкодера
- 2-дюймовый внешний диаметр
- Строительная майларовая пленка
- от 64 до 10 000 КПП
- Опция индексной дорожки
Подробнее ДИСК-2
Оптический комплект кодировщика E2
- Быстрая и простая сборка и разборка
- Прочный свинчиваемый корпус
- Допускается осевой зазор вала 0,010 дюйма
- от 32 до 5000 циклов на оборот (CPR) …
Подробнее о E2
Оптический комплект кодировщика E3
- Быстрая и простая сборка и разборка
- Прочный свинчиваемый корпус
- Допускается осевой зазор вала 0,010 дюйма
- Маленький размер . ..
..Подробнее о E3
Миниатюрный оптический энкодер E4T
- Вставная втулка с подпружиненной цангой
- Минимальная длина вала 0,275 дюйма
- Подходит для валов диаметром от 0,079 до 0,250 дюйма
- от 100 до 1000 циклов на оборот (CPR) …
Подробнее о E4T
Оптический комплект кодировщика E5
- Быстрая и простая сборка и разборка
- Прочный свинчиваемый корпус
- Соединитель с принудительной фиксацией
- Допускается осевой зазор вала 0,010 дюйма . ..
..Подробнее о E5
Оптический комплект кодировщика E6
- Быстрая и простая сборка и разборка
- Прочный свинчиваемый корпус
- Соединитель с принудительной фиксацией
- Допускается осевой зазор вала 0,010 дюйма …
Подробнее о E6
Миниатюрный оптический энкодер E8T
- Вставная втулка с подпружиненной цангой
- Минимальная длина вала 0,295 дюйма
- Подходит для валов диаметром от 0,118 до 0,375 дюйма
- от 180 до 720 циклов на оборот (CPR) . ..
..Подробнее о E8T
E16 Micro Optical Kit Encoder
- Вставная втулка с подпружиненной цангой
- Подходит для валов диаметром 1,5 мм (0,059 дюйма) и 2 мм (0,079 дюйма)
- от 250/256 до 4000/4096 циклов на оборот (CPR)
- от 1000/1024 до 16000/16384 импульсов на оборот (PPR) …
Больше деталей E16
Комплект оптической коммутации EC35 Энкодер
- Сейчас от 500 до 60 000 CPR
- Быстрая и простая сборка
- Дифференциальные выходы A/B/Z
- Коммутационные выходы U/V/W (дифференциальные или с открытым коллектором) . ..
..Подробнее о EC35
Модуль передающего оптического кодировщика EM1
- Двухканальная квадратура с дополнительным индексом
- Улучшенная замена серии HEDS-9000
- Одиночный источник питания 5 В постоянного тока
- Разрешение от 32 до 2500 CPR …
Больше деталей EM1
Модуль передающего оптического кодировщика EM2
- Двухканальная квадратура с индексом
- Версия EM1 с высоким разрешением
- Одиночный источник питания 5 В
- Поворотные версии до 10 000 CPR . ..
..Дополнительные детали EM2
Оптический энкодер на шарикоподшипнике h2
- Опциональные гусеницы с шариковыми подшипниками до 10 000 об/мин
- 2-канальный квадратурный выход прямоугольной формы TTL
- Опция индекса 3-го канала доступна для некоторых разрешений
- от 32 до 5000 циклов на оборот (CPR) …
Больше деталей h2
h4 Оптический энкодер на шарикоподшипниках
- Дополнительный шарикоподшипник гусениц до 10 000 об/мин
- 2-канальный квадратурный выход прямоугольной формы TTL
- Опция индекса 3-го канала доступна для некоторых разрешений
- от 64 до 10 000 циклов на оборот (CPR) . ..
..Больше деталей h4
H5 Оптический энкодер на шарикоподшипниках
- Дополнительный шарикоподшипник отслеживает до 10 000 об/мин
- 2-канальный квадратурный выход прямоугольной формы TTL
- Опция индекса 3-го канала доступна для некоторых разрешений
- от 32 до 5000 циклов на оборот (CPR) …
Больше деталей H5
H6 Оптический энкодер вала на шарикоподшипнике
- Дополнительный шарикоподшипник отслеживает до 10 000 об/мин
- 2-канальный квадратурный выход прямоугольной формы TTL
- Опция индекса 3-го канала доступна для некоторых разрешений
- от 64 до 10 000 циклов на оборот (CPR) . ..
..Больше деталей H6
HB5M Оптический энкодер с полым отверстием
- Конструкция подшипника с полым отверстием (полый вал/сквозное отверстие)
- Прочный корпус из анодированного алюминия
- Шарикоподшипники для тяжелых условий эксплуатации до 6000 об/мин
- Поляризованный разъем с положительной фиксацией …
Подробнее о HB5M
HB6M Оптический энкодер с полым отверстием
- Конструкция подшипника с полым отверстием (полый вал/сквозное отверстие)
- Прочный корпус из анодированного алюминия
- Промышленные подшипники серии 6,805
- Шариковые подшипники для тяжелых условий эксплуатации до 6000 об/мин . ..
..Подробнее о HB6M
Промышленный прочный металлический оптический кодировщик HD25
- NEMA, размер 25, упаковка
- Корпус из анодированного алюминия
- от 64 до 10 000 циклов на оборот (CPR)
- от 256 до 40 000 импульсов на оборот (PPR) …
Подробнее о HD25
HUBDISK-1 Передающий вращающийся диск 1 дюйм
HUBDISK-2 2-дюймовый приводной вращающийся диск
Полоса передающего линейного энкодера LIN
- Длина до 35,5 дюймов
- До 2000 LPI (в паре с EM2)
- Опция индексной дорожки
Дополнительные сведения о LIN
Миниатюрный магнитный инкрементный энкодер M3K
- Доступен в инкрементальной и инкрементной/абсолютной конфигурациях
- Вставная втулка с пружинной цангой
- Длина вала двигателя 0,500 дюйма или 0,390 дюйма
- Подходит для валов диаметром от 3 мм до 0,250 дюйма . ..
..Подробнее о M3K
Оптический энкодер S1
- Опциональные гусеницы с шариковыми подшипниками до 10 000 об/мин
- 2-канальный квадратурный выход прямоугольной формы TTL
- Опция индекса 3-го канала доступна для некоторых разрешений
- от 32 до 5000 циклов на оборот (CPR) …
Дополнительные детали S1
Оптический энкодер S2
- 2-канальный квадратурный, прямоугольный TTL-выход
- Опция индекса 3-го канала
- от 64 до 10 000 имп/об (от 256 до 40 000 имп/об)
- Опциональные гусеницы с шариковыми подшипниками до 10 000 об/мин . ..
..Больше деталей S2
Миниатюрный оптический кодировщик вала S4T
- Маленький размер
- Низкая стоимость
- Поляризованный коннектор с защелкой высокой фиксации
- Рабочая температура от -20°C до 100°C …
Подробнее о S4T
Оптический энкодер S5
- Малый размер
- от 32 до 5 000 имп/об (от 128 до 20 000 имп/об)
- Дополнительный выход дифференциального/линейного драйвера
- Соединитель с принудительной фиксацией …
Больше деталей S5
Оптический энкодер S6
- Малый размер
- от 64 до 10 000 имп/об (от 256 до 40 000 имп/об)
- Дополнительный дифференциальный/линейный выход
- Соединитель с принудительной фиксацией .
