Энкодер

Энкодер - устройство, преобразующее угол поворота вращающегося объекта (вала) в цифровые или аналоговые сигналы, позволяющие определить угол его поворота. Проще говоря, это датчик угла поворота - ДУП или преобразователь угловых перемещений.

Энкодеры применяются в разных системах точных перемещений, в промышленности (станкостроительные заводы); в роботостроении, измерительных устройствах, для которых важен точный учёт измерений вращения, поворота, наклона и угла. Также их применяют в автомобилестроении и компьютерной технике.

Принцип работы энкодера заключается в его передаче сигнала на вращающийся объект. При этом он позволяет увидеть угол поворота, направление, скорость и позицию.

Устройство и виды энкодеров

Простыми словами, энкодер – это поворотный датчик. Самый обычный датчик оснащён ручкой, которая совершает поворот, как по часовой стрелке, так и против неё. От поворотного угла и направления зависит выдаваемый цифровой сигнал, который информирует либо о том, какое положение приняла ручка, либо её стороне поворота. Обычно у таких энкодеров ручка применяется ещё в виде кнопки.

Датчики поворотного угла подразделяют по следующим критериям:

• Принцип выдачи данных: инкрементный и абсолютный;
• Принцип работы: оптический, магнитный и механический;

Инкрементальные энкодеры принцип работы

Инкрементальные (пошаговые, накапливающие) энкодеры - англ. increment - увеличение. Выдают значение в момент совершения события - поворота вала. Можно узнать скорость, направление вращения, но нет нулевой отметки, а значит становится неизвестно количество оборотов (нужны дополнительные приспособления, например концевой выключатель)

Абсолютные энкодеры устройство

• Абсолютные (позиционные) энкодеры - выдают значения о точном расположении вала в независимости было перемещение или нет. Можно узнать скорость, направление вращения, и количество оборотов (есть нулевая отметка)

Оптические ДУПы

Они отличаются наличием диска из стекла с оптическим растром, закреплённого на валу. Во время вращения вала создаётся поток света, который впоследствии принимается фотодатчиком.

Абсолютный оптический датчик – это ДУП, в котором каждое положение вала имеет свой выходной цифровой код. Этот код является одним из основных параметров устройства. Данный датчик, как и инкрементный, вычисляет и закрепляет параметр движения оптического диска.

Магнитные

Магнитный энкодер регистрирует передвижение движущегося магнитного элемента, а именно его магнитных полюсов рядом с чувствительным элементом, переводя полученные данные в определённый сигнал.

Механические

Отличаются наличием диска, материал которого представлен диэлектриком, с нанесённым на него выпуклым или непрозрачным участком. В механической системе абсолютный угол считывается с помощью линейки переключателей/контактов, а в оптической с помощью линейки оптронов. Выходной сигнал представлен кодом Грея, позволяющим убрать неоднозначность интерпретируемого сигнала.

Недостаток механического энкодера представляет собой дребезжание контактов, зачастую приводящий к неверному подсчёту и выявлению направления движения. Оптический и магнитный энкодеры не имеют этой особенности.

Параметры энкодеров

Первоначальный параметр любого ДУПа представлен числом импульсов, получаемых за совершение одного оборота (разрешение/разрядность). Зачастую этот параметр равен 1024 за один оборот.

Из других критериев можно выделить:

• Напряжение – от пяти до 24В;
• Вид вала – пустой, сплошной;
• Размер вала/отверстия;
• Вид выхода – транзисторный и другие;
• Размер корпуса;
• Вид крепления.

Подключение

В самом лёгком варианте, если имеется возможность, выход преобразователя подключается к входу счётчика и программируется на параметр скорости.

Однако обычно преобразователь используют вместе с контроллером. К нему присоединяют интересующие выходы. Далее программа определяет положение/скорость/ускорение объекта. К примеру, устройство установлено на электродвигательном валу, перемещающем один элемент в сторону другого. После вычислений на устройстве вывода виден зазор между элементами, при достижении которого движение элементов останавливается, для обеспечения их сохранности.