Угловой энкодер (rotary encoder): назначение и применение

Наиболее универсальные датчики положения – это датчики угла или поворота (rotary или angle encoders). С их помощью можно отслеживать как угловое перемещение, так и линейное (при использовании специальных аксессуаров или доработке механики).

Что такое угловой энкодер?

Это устройство позволяющее контролировать угловое положение, наклон, скорость вращения с помощью последовательности импульсов, которая формируется при изменении положения круговой шкалы относительно чувствительного (считывающего) элемента (сенсора).

Конструкция типового кругового датчика имеет:

• Вал. Может быть цельным (выступающим), полым глухим, сквозным.
• Подшипниковый узел. Обеспечивает вращение и зазор между шкалой и сенсором. Имеются конструктивные исполнения без подшипникового узла, так называемые модульные решения.
• Корпус с фланцем. Тип фланца важен при монтаже датчика. Наиболее распространенные: синхро-, зажимной, пилотный, квадратный.
• Узел электроники (печатные платы). Обрабатывает и формирует выходной сигнал,
• Измерительная шкала. Стеклянный, металлический, пластиковый магнитный диск (лимб) с нанесенными штрихами (растром) или кодом.
• Сенсор. Чувствительный элемент, регистрирующий изменение физической величины. Тип зависит от принципа действия.
• Защитный кожух. Корпус, закрывающий оптическую и электрическую части датчика. Преобразователи без защитного корпуса называют угловыми энкодерами открытого типа.
• Соединитель. Кабель, клеммный вывод или разъем.

Применение угловых энкодеров

Особенности автоматизации процессов требуют тщательного подбора элементов производимой, разрабатываемой или модернизируемой системы. Выбор изделия под задачу сильно связан с принципом действия и типом измерения. Ниже представлена таблица соответствия часто встречающихся датчиков и их областей применения. Это обобщенная информация и на практике выбор зависит от многих факторов. При возникающих вопросах по подбору энкодера рекомендуем получить консультацию специалистов на сайте f-enco.ru.

Тип датчика	Вид	Тип измерения	Применение
Оптические корпусные с подшипниками	Высокоточные (точнее +/-15”)	Инкрементальный и абсолютный	Станки, поворотные столы, антенны, метрологические установки, томографы, промышленные принтеры и др.
	Общепромышленные		Станки, моторы, упаковочные машины, конвейеры, лифты, подъемники, краны, отрезные машины, роботы, др.
	Для тяжелых условий и взрывоопасных сред		Нефтегазовые станции, строительная техника, горнорудное оборудование, прокатные станы, морские краны
Оптические без подшипников	Кольцевые		Поворотные столы, измерительные машины, моментные двигатели
	Модульные		Метрологические установки, моментные двигатели, угловые стенды
Магнитные корпусные с подшипниками	Общепромышленные		Станки, краны, моторы, мобильная техника, упаковочные машины, конвейеры, лифты, подъемники, отрезные машины, др.
	Для тяжелых условий и взрывоопасных сред		Нефтяные станции, строительная техника, горнорудное оборудование, прокатные станы, морские краны
Магнитные бескорпусные	Кольцевые		Поворотные столы, проходной шпиндель, антенны, измерительные стенды
	Модульные		Датчики скорости колес, датчики расхода, роботы, микромоторы, камеры наблюдений и др.
Индуктивные	Кольцевые повышенной точности		Станки, глобусные столы, моментные двигатели, линейные моторы, измерительные стенды
Емкостные	Кольцевые	Абсолютный	Военная техника, робототехника, авиационная техника, и др
	Корпусные с подшипниками		Обратная связь моторов и специальных систем
Резольверы	Корпусные и бескорпусные	Можно назвать абсолютным при соответствующей обработке сигнала	Обратная связь моторов, авиатехника, станки, оборудование, используемое в экстремальном температурном режиме

Особенности углового энкодера

По всему миру можно найти большое количество производителей данного оборудования. В Германии есть промышленная область, где в радиусе 20 км находится не менее пяти таких компаний. Спрос на автоматизацию будет повышаться, а вместе с ним и требования к поставляемому оборудованию. Если раньше разница в цене инкрементального и абсолютного датчика была значительной и порой превышала 100%, то сегодня на распространенные модели она снизилась до 15-30%. Популярными становятся шинные интерфейсы, упрощающие управление системой и сбор данных. Среди них, так называемые шинные интерфейсы: Profibus, CANopen, DeviceNet, InterBus. Кроме шинных часто встречаются BiSS-C, SSI, Drive CliQ, EnDat, Fanuc, EtherCat, PowerLink, Hiperface, ProfiNet, Modbus. Свою нишу прочно удерживают аналоговые сигналы 0-20 мА, 4-20 мА (пилообразный ток), 0-10 В (пилообразное напряжение) и другие.

Как правило, та или иная конструкция появляется благодаря требованиям заказчика. Интенсивная работа идет над созданием новых интерфейсов (single cable solution - решения с одним кабелем), повышением разрешения, точности позиционирования, увеличением температурных диапазонов и пр. Важный аспект для производителей – соответствовать требованиям развивающегося рынка, чтобы удерживать пальму первенства, развивать свою долю на рынке. Идет процесс ухода от традиционных методов считывания в сторону более компактных, надежных, скоростных.

Подводя итог, можно сказать, что угловой энкодер это – устройство контроля углового перемещения. В основе своей имеет круговую шкалу и сенсор. Может иметь различные принципы действия, абсолютный или инкрементальный тип измерения. Конструкция и параметры зависят от применения. Функциональными аналогами являются резольверы, сельсины, потенциометры, индуктосины.

---

---

Главная - Микросхемы - DOC - ЖКИ - Источники питания - Электромеханика - Интерфейсы - Программы - Применения - Статьи