Cos'è un encoder?
Durante il funzionamento del motore, il monitoraggio in tempo reale di parametri quali corrente, velocità di rotazione e posizione relativa della direzione circonferenziale dell'albero rotante determina lo stato delmotorecorpo e attrezzatura trainata, e inoltre, controllo in tempo reale del motore e delle condizioni operative dell'attrezzatura, realizzando così servoassistenza, regolazione della velocità e molte altre funzioni specifiche.
In questo caso, l'applicazione dell'encoder come elemento di misura front-end non solo semplifica notevolmente il sistema di misura, ma lo rende anche preciso, affidabile e potente.
L'encoder è un sensore rotativo che converte la posizione e lo spostamento di 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'apparecchiatura. Se l'encoder è combinato con una barra dentata o una vite senza fine, può essere utilizzato anche per misurare le grandezze fisiche di posizione e spostamento di parti lineari in movimento.
Classificazione di base dell'encoder
L'encoder è una combinazione meccanica ed elettronica di dispositivi di misura di precisione, utilizzati per codificare, convertire, comunicare, trasmettere e memorizzare segnali o dati.
L'encoder è un dispositivo di misura di precisione che combina componenti meccanici ed elettronici per codificare, convertire, comunicare, trasmettere e memorizzare segnali e dati. In base alle diverse caratteristiche, gli encoder si classificano come segue: encoder a disco codificato e encoder a scala codificata: lo spostamento lineare viene convertito in segnali elettrici, mentre lo spostamento angolare viene convertito in segnali di telecomunicazione; encoder incrementale: fornisce informazioni come posizione, angolo, numero di giri, ecc., e numero di impulsi per giro per definire la velocità di separazione; encoder assoluto: fornisce informazioni come posizione, angolo e numero di giri in incrementi angolari, a ciascun incremento angolare viene assegnato un codice univoco.
- Encoder assoluti ibridi: Gli encoder assoluti ibridi emettono due set di informazioni: un set di informazioni viene utilizzato per rilevare la posizione dei poli magnetici, con la funzione di informazione assoluta; l'altro set è esattamente lo stesso delle informazioni di uscita degli encoder incrementali.
Codificatori comunemente utilizzati permotori
Codificatore incrementale
Sfruttando direttamente il principio della conversione fotoelettrica, emette tre serie di impulsi a onda quadra A, B e Z. Le due serie di impulsi A e B hanno una differenza di fase di 90°, che permette di determinare facilmente il senso di rotazione; la fase Z genera un impulso ad ogni giro, utilizzato per il posizionamento del punto di riferimento. Vantaggi: principio di costruzione semplice, durata meccanica media di decine di migliaia di ore o più, elevata capacità anti-interferenza, alta affidabilità, adatto per la trasmissione a lunga distanza. Svantaggi: non è in grado di fornire informazioni sulla posizione assoluta della rotazione dell'albero.
Codificatori assoluti
Sensore digitale a uscita diretta, disco di codice circolare del sensore lungo la direzione radiale di un certo numero di canali di codice concentrici, ciascun canale tramite settori trasparenti e impermeabili alla luce tra la composizione del numero di settori di canali di codice adiacenti è una doppia relazione tra il numero di canali di codice sul disco di codice è il numero di cifre binarie sul numero di canali di codice è il numero di bit del suo disco di codice, nel disco di codice dal lato della sorgente luminosa, l'altro lato corrispondente a ciascun canale di codice è presente un elemento fotosensibile; quando il disco di codice è in una posizione diversa, l'elemento fotosensibile in base alla luce o meno converte il segnale di livello corrispondente per formare un numero binario. Quando il disco di codice è in posizioni diverse, ciascun elemento fotosensibile converte il segnale di livello corrispondente in base al fatto che sia illuminato o meno per formare un numero binario.
Questo tipo di encoder si caratterizza per il fatto che non richiede un contatore e che un codice digitale fisso corrispondente alla posizione può essere letto in qualsiasi punto dell'albero rotante. Ovviamente, maggiore è il numero di canali di codice, maggiore è la risoluzione; per un encoder con risoluzione binaria a N bit, il disco codificatore deve avere N canali per il codice a barre. Attualmente, esistono encoder assoluti a 16 bit.
Principio di funzionamento dell'encoder
Tramite un centro con l'albero della piastra codificata fotoelettrica, che ha un anello attraverso le linee scure, ci sono dispositivi trasmettitori e ricevitori fotoelettrici per leggere, per ottenere quattro serie di segnali sinusoidali combinati in A, B, C, D, ogni onda sinusoidale con una differenza di fase di 90 gradi (rispetto a un'onda circonferenziale di 360 gradi), l'inversione del segnale C, D, sovrapposta alla bifase A, B, che può essere amplificata per stabilizzare il segnale; e l'altro ad ogni giro per emettere un impulso di fase Z per conto della posizione zero posizione di riferimento.
Poiché A e B presentano una differenza di fase di 90 gradi, è possibile confrontare la fase A con la fase B anteriore per distinguere la rotazione positiva e negativa dell'encoder; tramite l'impulso zero, è possibile ottenere la posizione di riferimento zero dell'encoder.
I dischi encoder possono essere di vetro, metallo o plastica. I dischi in vetro hanno una linea incisa molto sottile depositata sul vetro, la loro stabilità termica è buona e la precisione elevata. I dischi in metallo passano direttamente sulla linea incisa senza attraversarla, non sono fragili, ma a causa del loro spessore la precisione è limitata e la loro stabilità termica è di un ordine di grandezza inferiore rispetto a quella del vetro. I dischi in plastica sono economici, hanno un costo contenuto, ma precisione, stabilità termica e durata inferiori.
Risoluzione - il codificatore che fornisce il numero di linee trasparenti o scure per 360 gradi di rotazione è chiamato risoluzione, anche noto come risoluzione dell'indice, o semplicemente numero di linee, generalmente da 5 a 10.000 linee per giro dell'indice.
Principi di misurazione della posizione e di controllo a retroazione
Gli encoder rivestono un ruolo estremamente importante in ascensori, macchine utensili, processi di lavorazione dei materiali, sistemi di retroazione dei motori e apparecchiature di misura e controllo. Gli encoder utilizzano reticoli ottici e sorgenti luminose a infrarossi per convertire i segnali ottici in segnali elettrici TTL (HTL) attraverso un ricevitore, che visualizza l'angolo di rotazione e la posizione del motore analizzando la frequenza del livello TTL e il numero di livelli alti.
Poiché l'angolo e la posizione possono essere misurati con precisione, è possibile realizzare un sistema di controllo ad anello chiuso con l'encoder e l'inverter per rendere il controllo ancora più preciso, ed è per questo che ascensori, macchine utensili, ecc. possono essere utilizzati con tanta precisione.
Riepilogo
In sintesi, comprendiamo che l'encoder si divide in due tipi, incrementale e assoluto, in base alla struttura; inoltre, converte altri segnali, come i segnali ottici, in segnali elettrici che possono essere analizzati e controllati. E, come nel caso degli ascensori e delle macchine utensili, la regolazione precisa del motore avviene tramite il controllo a circuito chiuso con feedback del segnale elettrico; l'encoder con convertitore di frequenza è quindi uno strumento indispensabile per ottenere un controllo preciso.
Data di pubblicazione: 23 febbraio 2024