1. Cos'è un encoder?
Durante il funzionamento di unRiduttore a vite senza fine, motore CC N20Parametri come corrente, velocità e posizione relativa della direzione circonferenziale dell'albero rotante vengono monitorati in tempo reale per determinare lo stato del corpo motore e dell'attrezzatura trainata, e inoltre per controllare in tempo reale le condizioni operative del motore e dell'attrezzatura, realizzando così molte funzioni specifiche come la servoassistenza e la regolazione della velocità. In questo contesto, l'applicazione di un encoder come elemento di misura front-end non solo semplifica notevolmente il sistema di misura, ma risulta anche precisa, affidabile e potente. L'encoder è un sensore rotativo che converte le grandezze fisiche di posizione e spostamento delle parti rotanti in una serie di segnali a impulsi digitali, che vengono raccolti ed elaborati dal sistema di controllo per emettere una serie di comandi per regolare e modificare lo stato operativo dell'attrezzatura. Se l'encoder è combinato con una barra dentata o una vite senza fine, può essere utilizzato anche per misurare la posizione e lo spostamento di parti mobili lineari.
2, la classificazione dell'encoder
Classificazione di base degli encoder:
L'encoder è un dispositivo di misura di precisione, costituito da una combinazione meccanica ed elettronica, che codifica, converte e memorizza segnali o dati. In base alle diverse caratteristiche, gli encoder si classificano come segue:
● Disco codificatore e scala codificatrice. Il codificatore che converte lo spostamento lineare in segnale elettrico è chiamato scala codificatrice, mentre quello che converte lo spostamento angolare in telecomunicazione è chiamato disco codificatore.
● Encoder incrementali. Forniscono informazioni quali posizione, angolo e numero di giri, e definiscono la rispettiva velocità in base al numero di impulsi per giro.
● Codificatore assoluto. Fornisce informazioni quali posizione, angolo e numero di giri in incrementi angolari, e a ciascun incremento angolare viene assegnato un codice univoco.
● Codificatore assoluto ibrido. Il codificatore assoluto ibrido emette due set di informazioni: un set di informazioni viene utilizzato per rilevare la posizione del polo con funzione di informazione assoluta, e l'altro set è esattamente identico alle informazioni di uscita del codificatore incrementale.
Encoder comunemente utilizzati nei motori:
●Codificatore incrementale
Sfruttando direttamente il principio di conversione fotoelettrica, il sistema genera tre serie di impulsi a onda quadra A, B e Z. La differenza di fase tra le due serie di impulsi A e B è di 90°, consentendo di determinare facilmente la direzione di rotazione; la fase Z corrisponde a un impulso per giro e viene utilizzata per il posizionamento del punto di riferimento. Vantaggi: principio di funzionamento semplice, durata meccanica media di decine di migliaia di ore, elevata resistenza alle interferenze, alta affidabilità e idoneità alla trasmissione a lunga distanza. Svantaggi: impossibilità di fornire informazioni sulla posizione assoluta di rotazione dell'albero.
● Codificatore assoluto
Sulla piastra di codifica circolare del sensore sono presenti diversi canali di codifica concentrici disposti radialmente, ciascuno composto da settori trasparenti e non trasparenti. Il numero di settori dei canali di codifica adiacenti è doppio, e il numero totale di canali di codifica sulla piastra corrisponde al numero di cifre binarie. Quando la piastra di codifica si trova in posizioni diverse, ciascun elemento fotosensibile viene convertito nel corrispondente livello di segnale a seconda della presenza o assenza di luce, formando così il numero binario.
Questo tipo di encoder si caratterizza per il fatto che non è necessario un contatore e che un codice digitale fisso corrispondente alla posizione può essere letto in qualsiasi punto dell'asse rotante. Ovviamente, maggiore è il numero di canali di codice, maggiore è la risoluzione e, per un encoder con risoluzione binaria a N bit, il disco di codice deve avere N canali di codice. Attualmente, in Cina sono disponibili encoder assoluti a 16 bit.
3. Il principio di funzionamento dell'encoder
Tramite un disco di codifica fotoelettrica con asse centrale, sono presenti linee di incisioni circolari e scure, e dispositivi di trasmissione e ricezione fotoelettrici per leggerlo, e quattro gruppi di segnali sinusoidali vengono combinati in A, B, C e D. Ogni onda sinusoidale differisce di 90 gradi di fase (360 gradi rispetto a un'onda circonferenziale), e i segnali C e D vengono invertiti e sovrapposti alle fasi A e B, il che può migliorare la stabilità del segnale; e un altro impulso di fase Z viene emesso per ogni giro per rappresentare la posizione di riferimento zero.
Poiché le due fasi A e B differiscono di 90 gradi, è possibile confrontare se la fase A è in avanti o la fase B è in avanti per distinguere la rotazione in avanti e all'indietro dell'encoder, e il bit di riferimento zero dell'encoder può essere ottenuto tramite l'impulso zero. I materiali delle piastre codificate degli encoder sono vetro, metallo, plastica. La piastra codificata in vetro ha una linea incisa molto sottile depositata sul vetro, la sua stabilità termica è buona e ha un'alta precisione. La piastra codificata in metallo passa direttamente senza linea incisa, non è fragile, ma poiché il metallo ha un certo spessore, la precisione è limitata e la sua stabilità termica è di un ordine di grandezza inferiore rispetto al vetro. La piastra codificata in plastica è economica, il suo costo è basso, ma la precisione, la stabilità termica e la durata sono scarse.
Risoluzione - un codificatore che indica quante linee incise, scure o passanti, vengono incise per 360 gradi di rotazione, detta anche indicizzazione della risoluzione, o più semplicemente quante linee, generalmente da 5 a 10.000 linee per giro.
4. Principio di misurazione della posizione e controllo a retroazione
Gli encoder rivestono un ruolo estremamente importante negli ascensori, nelle macchine utensili, nella lavorazione dei materiali, nei sistemi di retroazione dei motori, nonché nelle apparecchiature di misura e controllo. L'encoder utilizza un reticolo di diffrazione e una sorgente di luce infrarossa per convertire il segnale ottico in un segnale elettrico TTL (HTL) tramite un ricevitore. Analizzando la frequenza del livello TTL e il numero di livelli alti, è possibile visualizzare l'angolo di rotazione e la posizione di rotazione del motore.
Poiché l'angolo e la posizione possono essere misurati con precisione, l'encoder e l'inverter possono essere integrati in un sistema di controllo a circuito chiuso per rendere il controllo più accurato, ed è per questo che ascensori, macchine utensili, ecc. possono essere utilizzati con tanta precisione.
5. Riepilogo
In sintesi, sappiamo che gli encoder si dividono in incrementali e assoluti in base alla loro struttura, ed entrambi convertono altri segnali, come i segnali ottici, in segnali elettrici che possono essere analizzati e controllati. Gli ascensori e le macchine utensili che utilizziamo quotidianamente si basano sulla regolazione precisa del motore e, attraverso il controllo a circuito chiuso con feedback del segnale elettrico, l'encoder con inverter rappresenta una soluzione naturale per ottenere un controllo preciso.
Data di pubblicazione: 20 luglio 2023