Счетчики для инкрементальных энкодеров

Энкодеры

Инкрементальные энкодеры

Инкрементальный энкодер (Incremental Encoder) регистрирует относительное перемещение (приращение). Разрешение (Resolution) углового энкодера определяется количеством импульсов на один оборот (на рисунке изображён оптический дик с разрешением 8 имп/об).

Частота импульсов на выходе энкодера пропорциональна скорости вращения.

Система управления должна подсчитывать импульсы, чтобы вычислить угол поворота энкодера относительно точки отсчёта.

В системах, работающих с абсолютными координатами (станок с ЧПУ), перед началом работы (после включения питания) необходимо выставить ноль – вывести рабочий орган машины в опорную (реперную) точку и в ней обнулить счётчик импульсов.

Синусно-косинусные инкрементальные датчики положения sin/cos 1-Vss и 1-Vpp

Синусоидальные выходные сигналы А и В сдвинуты друг относительно друга на 90 градусов, что позволяет определять направление вращения. Сигнал нулевой метки R используется для синхронизации с точкой отсчёта. Для повышения помехозащищённости датчик выдаёт ещё три инверсных сигнала: A , B , R . Оцифровываются эти сигналы в системе измерения.

Датчики с интерфейсом 1-Vpp используются в сервосистемах, т.к. как позволяют получать очень высокое разрешение. Так, например, если датчик выдаёт 2048 периодов синусоиды (импульсов) на оборот, а система управления в каждой такой синусоиде различает 2048 дискретных уровней, то общее разрешение датчика составит 2048 х 2048 = 4194304 импульсов на оборот.

Инкрементальные датчики с интерфейсом TTL или HTL

Эти датчики сами оцифровывают синусоидальные сигналы – у них на выходе 6 прямоугольных сигналов — три прямых: A, B, R и три инверсных: A , B , R . Для сигнализации неисправности датчика используется инверсный сигнал помехи (если нет неисправности, то сигнал помехи равен 1).

Абсолютные энкодеры

Разрешение абсолютного энкодера (Absolute Encoder) определяется количеством уникальных кодов на один оборот. Однооборотные (Single-turn) абсолютные энкодеры определяют положение в пределах одного оборота, многооборотные (Multi-turn) – в пределах определённого числа оборотов.

Абсолютные датчики положения не требуют для начала работы выхода в опорную точку – при включении питания датчик сразу определяет координату, сканируя кодовые дорожки.

Резольверы

Резольвер (Resolver) – это аналоговый электромагнитный абсолютный однооборотный датчик, работающий по принципу вращающегося электрического трансформатора.

Рассмотрим работу бесщёточного резольвера.
На статоре расположены три обмотки: первичная обмотка возбуждения вращающегося трансформатора (на неё подаётся переменное напряжение) и две двухфазные обмотки, механически повёрнутые друг относительно друга на 90 градусов: синусная и косинусная. На роторе расположена вторичная обмотка вращающегося трансформатора, которая возбуждается от первичной обмотки на статоре за счёт электромагнитной индукции. Обмотка ротора в свою очередь индуцирует в синусной обмотке статора напряжение пропорциональное синусу угла поворота ротора, а в косинусной обмотке — напряжение пропорциональное косинусу угла поворота ротора.

Резольверы отличаются высокой надёжностью (они не бьются и не запотевают, как оптические) и точностью (аналоговые, а не дискретные).

Читайте так же:

Счетчик банкнот с детектором подлинности валют

Код Грея

Код Грея (Gray Code) – это двоичный код, в котором два соседних значения отличаются только одним разрядом.

Десятичное число	Двоичное число	Код Грея
	000	000
1	001	001
2	010	011
3	011	010
4	100	110
5	101	111
6	110	101
7	111	100

Формула побитного преобразования двоичного кода в код Грея

G_i = B_i⊕B_i+1,
биты нумеруются справа налево, ⊕ – исключающее ИЛИ (если биты равны, то результат равен 0; если биты не равны, то результат равен 1).

Код Грея используется для кодирования положений в абсолютных датчиках, так как обладает большей помехозащищённостью, чем обычное двоичное кодирование (Natural Binary).

На рисунке изображён оптический диск с 3-х разрядным (8 положений) кодом Грея.

Тахогенераторы

Тахогенераторы предназначены для определения скорости и направления вращения. Напряжение на выходе тахогенератора пропорционально скорости вращения вала.

Существуют два вида энкодеров – инкрементальный и абсолютный.

Инкрементальный энкодер по конструкции проще абсолютного и используется в подавляющем большинстве случаев. Данное устройство можно представить как диск с прорезями, который просвечивается оптическим датчиком. При вращении диска датчик включается или выключается в зависимости от того, находится ли он над прорезью или нет. В результате на выходе энкодера формируется последовательность дискретных импульсов, частота которых зависит от разрешения устройства (см. ниже) и частоты его вращения.

Для того, чтобы определять начальное положение (точку отсчета), используется нуль-метка (выход Z, Zero), которая формируется один раз на полный оборот. Для определения направления вращения у энкодеров обычно имеются два выхода (А и В), на которых импульсы сдвинуты по фазе на четверть периода. По разнице фаз можно однозначно определить, в какую сторону вращается вал.

Основным минусом инкрементального энкодера является необходимость непрерывной обработки и анализа сигналов — для этого требуется контроллер и соответствующая программа. Кроме того, чтобы узнать положение инкрементального энкодера после подачи на него питания, необходимо провести инициализацию для поиска нуль-метки.

Абсолютный энкодер имеет более сложное устройство, но позволяет определить угол поворота в любой момент времени, даже в неподвижном состоянии механизма сразу после включения питания. На выходе абсолютного энкодера действует параллельный код Грея, разрядность которого определяет разрешение, а значит и точность показаний датчика.

Датчики углового и линейного перемещения, датчики наклона

Инкрементальные энкодеры

Частота импульсов на выходе энкодера пропорциональна скорости вращения.

Читайте так же:

Счетчик моточасов 2284п 110

Синусно-косинусные инкрементальные датчики положения sin/cos 1-Vss и 1-Vpp

Синусоидальные выходные сигналы А и В сдвинуты друг относительно друга на 90 градусов, что позволяет определять направление вращения. Сигнал нулевой метки R используется для синхронизации с точкой отсчёта. Для повышения помехозащищённости датчик выдаёт ещё три инверсных сигнала: A, B, R. Оцифровываются эти сигналы в системе измерения.

Инкрементальные датчики с интерфейсом TTL или HTL

Эти датчики сами оцифровывают синусоидальные сигналы – у них на выходе 6 прямоугольных сигналов — три прямых: A, B, R и три инверсных: A, B, R. Для сигнализации неисправности датчика используется инверсный сигнал помехи (если нет неисправности, то сигнал помехи равен 1).

Абсолютные энкодеры

Резольверы

Код Грея

Код Грея (Gray Code) – это двоичный код, в котором два соседних значения отличаются только одним разрядом.

Десятичное число	Двоичное число	Код Грея
	000	000
1	001	001
2	010	011
3	011	010
4	100	110
5	101	111
6	110	101
7	111	100

Читайте так же:

Счетчик активной энергии расценка смета

Формула побитного преобразования двоичного кода в код Грея

На рисунке изображён оптический диск с 3-х разрядным (8 положений) кодом Грея.

Тахогенераторы

Простое приложение

Мы создадим приложение, демонстрирующее, как использовать поворотный энкодер в проекте на Arduino. Мы будем использовать энкодер для навигации, ввода данных и выбора. Ниже приведена принципиальная схема приложения.

Принципиальная схема примера приложения с использованием поворотного энкодера на Arduino

Схема построена на базе платы Arduino Uno. Для графического интерфейса используется LCD дисплей Nokia 5110. В качестве средств управления добален механический поворотный энкодер с кнопкой и RC-фильтрами.

Собранная схема примера использования поворотного энкодера на Arduino

Мы разработаем простое программное меню, в котором и продемонстрируем работу поворотного энкодера.

Монтаж и подключение датчиков поворота

Как правило, энкодеры устанавливают на валах, с которых нужно считывать информацию. Чтобы компенсировать различия в размерах, используют переходные муфты. Важно прочно закрепить корпус датчика при монтаже.

Чаще всего угловые энкодеры работают вместе с контроллерами. Преобразователь подключают к нужным выходам. Затем программа определяет положение объекта в текущий момент, его скорость и ускорение.

Варианты подключения

В самом простом варианте, энкодер подключают к счетчику, запрограммированному измерять скорость.

Однако чаще работа энкодера осуществляется вместе с контроллером. Примером служат датчики поворота на валах двигателей, совмещающих какие-либо детали между собой. С помощью вычислений на основе поступающих данных, система отслеживает зазор между деталями. Когда достигнуто некоторое минимальное значение, совмещение деталей останавливается, чтобы их не повредить.

Другой случай — подключение энкодеров на двигателях с частотными преобразователями, где они служат элементами обратной связи. Здесь принцип того, как подключить устройство, еще проще. Датчик угла поворота подключается к ним с помощью платы сопряжения. Это позволяет точно поддерживать скорость и момент двигателя.

При использовании самодельного энкодера, сделанного своими руками, способ подключения может быть другим. Желательно проверить оба перечисленных варианта, доведя устройство до исправной работы.

Модельный ряд инкрементальных энкодеров Baumer

Сводная таблица основных технических характеристик, определяющих различия и схожесть инкрементальных энкодеров серий EIL580/EIL580P.

Серия	Напряжение питания, DC	Формат выходных сигналов	Количество импульсов на один оборот	Температура окружающей среды
Серия EIL580	5В ±5% или 8В…30В или 4,75В…30В	TTL/RS422 или HTL/push-pull	100…5000 имп/об	-40°С…+84°С
Серия EIL580P	4,75В…30В	TTL/RS422 или HTL/push-pull, программируемый	1…65536 имп/об, программируемое	-40°С…+100°С
Серия HOG	9…26В DC, 9…30 ВDC	HTL TTL/RS422 HTL-P	8…10000 имп/об	-40°С…+100°С (опция от -50°С)
Серия POG	9…26В DC, 9…30, ВDC4,75…30В DC	HTL TTL/RS422 HTL-P	300…10000 имп/об	-40°С…+100°С (опция от -50°С)

Читайте так же:

Счетчик работающий от пульта

Продукция компании ReSatron

Инкрементальные энкодеры

RSR 58 Инкрементальный энкодер Ø 58 мм
RSR 80 Двойной датчик с различными импульсными числами Ø 80 мм
RSL 58 Инкрементальный энкодер с несквозным полым валом 12 мм, Ø 58 мм
RSH 76 Инкрементальный энкодер с полым валом, сквозной полый вал до 27 мм, Ø 76 мм
RSH 120 Инкрементальный энкодер с полым валом, сквозной полый вал до 55 мм, Ø 120 мм
RSH 58 Инкрементальный энкодер с несквозным полым валом от 6 до 12 мм, Ø 58 мм

Абсолютные энкодеры

RST 58 SSI Однооборотный энкодер
RST 59 SSI Однооборотный энкодер
RSTH 59 Однооборотный энкодер, несквозной полый вал 12 мм
RSMH 59 SSI Многооборотный энкодер, несквозной полый вал 12 мм
RSC 58 SSI Многооборотный энкодер, программируется с помощью PC
RSM 58 SSI Многооборотный энкодер
RSN 58 Кулачковый контроллер – электронное распределительное и переключающее устройство с 16 выходами
RSH 75 M SSI Многооборотный энкодер, полый вал от 12 до 50,8 мм
RSM 59 SS Многооборотный энкодер
RSH 75 C Многооборотный энкодер, программируется с помощью PC
RSE 58 SSI Одно-/многооборотный энкодер, программируется с помощью PC
RSE 59 SSI Одно-/ многооборотный энкодер, программируется с помощью PC

Энкодеры для систем шин

Компания ReSatron выпускает многооборотные и одно-/ многооборотные энкодеры для различных ситем шин: Profibus DP (серии RSP 02 58, RSH 75 P, RSF 58 P, RSF 59 P, RSHF 75 P), CAN-Bus (серии RSF 58 C и RSHF 75 C), CANopen (RSF 58 Co и RSHF 75 Co), DeВiceNET (серии RSF 58 D и RSHF 75 D) и RSI 58 Interbus S.

Промышленные исполнения

Инкрементальные энкодеры промышленного исполнения спроектированы компанией ReSatron специально для применения в тяжелых производственных условиях:
RSG 10 R – инкрементальный энкодер в корпусе из нержавеющей стали Ø 80 мм;
RSG 10 T – однооборотный энкодер в стальном корпусе;
RSG 10 M – многооборотный энкодер в стальном корпусе;
RSG 10 C – многооборотный энкодер, программируемый с помощью PC, в корпусе из нержавеющей стали;
RSG 10 N – кулачковый контроллер (электронное распределительное и переключающее устройство) с 16 выходами в корпусе из нержавеющей стали;
RSG 10 P02 Profibus DP – многооборотный энкодер в корпусе из нержавеющей стали;
RSG 10 FP Profibus DP – одно-/ многооборотный энкодер в корпусе из нержавеющей стали.

Читайте так же:

Как расчитываться по общедомовым счетчикам

Вспомогательное оборудование и принадлежности

Компания ReSatron предлагает широкий перечень всевозможного дополнительного оборудования и аксессуаров: механические устройства на канатной тяге, лазерные датчики с определителем текущего времени, преобразователи, дисплеи, муфты, соединения на пружинных шайбах, сервомонтажные кольца, монтажная лампы.

Узнать больше об инкрементальных энкодерах, кулачковых контроллерах и вспомогательном оборудовании ReSatron вы можете на официальном сайте производителя http://www.resatron.de .

Если вы хотите заказать продукцию Resatron или запчасти (комплектующие) – воспользуйтесь формой обратной связи:

Форум АСУТП

Sew_Eurodrive осмотрелся
Сообщения: 139 Зарегистрирован: 04 фев 2019, 07:07 Имя: Андрей Благодарил (а): 11 раз Поблагодарили: 1 раз

Перевод данных от энкодера в расстояние

Цитата

Parliament74 завсегдатай
Сообщения: 505 Зарегистрирован: 16 ноя 2016, 11:33 Имя: Галкин Максим Владимирович Страна: Россия город/регион: Магнитогорск Благодарил (а): 7 раз Поблагодарили: 124 раза

Перевод данных от энкодера в расстояние

Цитата

Наехали на концевик — получили референсное значение, дальше по показаниям с энкодера считать от этого значения сколько проехали (переведя импульсы в мм).

А так некоторые частотники сами умеют подобную операцию делать, в похожей задаче, насколько помню, SEW MDX в IPOS высчитывал длины, а мы их забирали уже готовые.

Смотря какой частотник, какой контроллер — там уже думать надо как лучше делать.

Ryzhij почётный участник форума
Сообщения: 4874 Зарегистрирован: 07 окт 2011, 08:12 Имя: Гаско Вячеслав Эриевич Страна: Россия город/регион: Рязань Благодарил (а): 294 раза Поблагодарили: 455 раз

Перевод данных от энкодера в расстояние

Цитата

Сообщение Ryzhij » 28 фев 2019, 10:38

Можно, если Вы самостоятельно разрабатываете новую систему.
«Скалываете» показания счётчика координаты в интересующих Вас точках и используете их в программе позиционирования. Потребуется запрограммировать также процедуру «обнуления» счётчика координат (выхода в референтную точку). Подъёмнику всё равно, в каких «попугаях» Вы будете измерять его положение.
В миллиметрах или в отсчётах датчика.

Если же речь идёт о модернизации уже существующей системы, то тут — «вопрос космический».
Ведь неясно даже, что там у Вас за «инвертор с инкрементальным энкодером». Сервопривод? Привод шагового двигателя?

Кроме того, непонятно назначение подъёмника и предъявляемые к нему требования безопасности.

По фотографии не лечим.

keysansa шаман
Сообщения: 914 Зарегистрирован: 20 дек 2018, 04:45 Имя: Сергей Страна: РБ/РФ город/регион: РФ Сергиев Посад Благодарил (а): 665 раз Поблагодарили: 46 раз

голоса

Рейтинг статьи