W dziedzinie sterowania ruchem i robotyki znajomość pozycji i prędkości poruszających się obiektów ma kluczowe znaczenie. Jednym z urządzeń, które to umożliwiają, jest enkoder kwadraturowy. Ten artykuł zagłębia się w zawiłości enkoderów kwadraturowych, wyjaśniając ich funkcjonalność, zastosowania i kryteria wyboru.
Spis treści
Co to jest enkoder kwadraturowy?
Enkoder kwadraturowy jest również nazywany dwukanałowym optycznym enkoderem inkrementalnym z wyjściem AB. Sygnał fazy A i sygnał fazy B są oddalone od siebie o 90 stopni. Dlatego możemy ocenić kierunek obrotu obiektu poprzez sekwencję fazy A i fazy B. Jeśli faza A wyprzedza fazę B o 90 stopni, obiekt obraca się do przodu. Jeśli faza B wyprzedza fazę A o 90 stopni, obiekt obraca się w przeciwnym kierunku. Dodatkowo, prędkość lub kąt można obliczyć odczytując liczbę impulsów A lub B. Większość enkoderów kwadraturowych posiada również fazę Z, znaną również jako sygnał indeksu. Odczytując wartość fazy Z, można obliczyć liczbę obrotów obiektu.
Jak działa enkoder kwadraturowy?
Aby dowiedzieć się, jak działa enkoder kwadraturowy, najpierw musimy poznać jego strukturę. Wszyscy wiemy, że “struktura określa właściwości, a właściwości określają zastosowanie”. Zasadniczo enkoder kwadraturowy składa się z obracającej się tarczy, światłoczułego czujnika i obwodu wyjściowego. Tarcza, przymocowana do obracającego się wału, ma szereg równo rozmieszczonych szczelin lub oznaczeń. Gdy tarcza się obraca, czujnik wykrywa te oznaczenia i wytwarza impulsy elektryczne. Przebiegi wyjściowe w kierunku przeciwnym i zgodnym z ruchem wskazówek zegara są następujące:
Jak i kiedy używać enkodera kwadraturowego?
W scenariuszach, w których wymagane jest precyzyjne sprzężenie zwrotne ruchu, enkodery kwadraturowe są nieocenione. Niektóre typowe zastosowania obejmują:
– Robotykaużywany do określania pozycji i prędkości kół lub ramion robota.
– Obrabiarki CNC: Wiedzieć, gdzie znajduje się narzędzie i obrabiany przedmiot.
– System przenośników taśmowych: monitoruje prędkość i pozycję przedmiotów na przenośniku taśmowym.
Podczas wdrażania enkodera kwadraturowego należy upewnić się, że system jest w stanie obsłużyć liczbę generowanych impulsów, zwłaszcza przy dużych prędkościach. Ponadto enkoder powinien być prawidłowo zamontowany, aby zapobiec błędnym odczytom spowodowanym wibracjami lub niewspółosiowością.
Jak uzyskać wyższą rozdzielczość za pomocą enkoderów kwadraturowych?
Rozdzielczość enkodera odnosi się do liczby impulsów generowanych na obrót. Enkodery o wyższej rozdzielczości zapewniają większą liczbę impulsów, co przekłada się na dokładniejsze sprzężenie zwrotne pozycji.
Wyższa rozdzielczość:
Zwiększenie liczby rowków lub znaczników na tarczy: więcej znaczników oznacza więcej impulsów na obrót.
Wykorzystanie technologii dekodowania: Analizując narastające i opadające zbocza obu kanałów, rozdzielczość można efektywnie zwiększyć czterokrotnie.
Jak wybrać enkoder kwadraturowy?
Wybór kodera ortogonalnego obejmuje kilka etapów:
- Typ łożyska. Enkodery ortogonalne dzielą się na enkodery z wałem pełnym i enkodery z wałem drążonym. Musimy wybrać odpowiedni enkoder zgodnie z rzeczywistym scenariuszem użytkowania. Enkoder z wałem pełnym musi być używany z tuleją wału podczas instalacji, a enkoder z wałem drążonym jest wygodniejszy w instalacji. Więcej informacji na temat różnic między nimi można znaleźć w tym artykule.3 duże różnice między enkoderem z wałem drążonym a enkoderem z wałem pełnym.
- Określenie zewnętrznej średnicy enkodera kwadraturowego. Im większa średnica zewnętrzna, tym większa średnica wału drążonego lub pełnego. Ponadto im większa średnica zewnętrzna, tym większy wewnętrzny dysk kodowy i wyższa rozdzielczość.
- Określić średnicę wału enkodera. Rozmiar łożysk wirnika odpowiadający silnikom o różnej mocy również będzie inny. Szczegółowe informacje można znaleźć w poniższych rozmiarach łożysk różnych silników dostępnych na rynku:
| Rozmiar silnika | Średnica wału (mm) |
|---|---|
|
Małe silniki |
2 mm, 3 mm, 4 mm, 5 mm, 6 mm
|
|
Silniki średnie |
8 mm, 10 mm, 12 mm, 14 mm, 16 mm |
|
Duże silniki |
20 mm, 25 mm, 30 mm, 35 mm, 40 mm |
|
Silniki przemysłowe |
45 mm, 50 mm, 55 mm, 60 mm, 70 mm |
|
Bardzo duże silniki |
80 mm, 90 mm, 100 mm, 120 mm, 150 mm |
- Określ rozdzielczość. Im wyższa rozdzielczość, tym dokładniejsze będą dane pomiarowe. Oczywiście im wyższa rozdzielczość, tym droższy będzie enkoder. Maksymalna rozdzielczość enkodera ortogonalnego Lornentzzi może osiągnąć 5400 ppr.
- Określ wyjście. Wyjście enkodera kwadraturowego może być 3-fazowym wyjściem komplementarnym, wyjściem z otwartym kolektorem lub wyjściem napięciowym, lub 6-fazowym wyjściem push-pull z odwrotnym sygnałem wyjściowym, wyjściem długiej linii. 6-fazowy enkoder wyjściowy ma większą zdolność przeciwzakłóceniową i większą odległość transmisji.
- Określić napięcie robocze. Napięcie robocze enkodera inkrementalnego może wynosić 5 VDC lub 8-30 VDC. W praktycznych zastosowaniach konieczne jest uwzględnienie napięcia roboczego, które może być dostarczane do enkodera.
- Metoda wyjścia enkodera. Wyjście kabla enkodera Lorentzzi może być boczne lub tylne, a metoda połączenia między przewodem a enkoderem może być typu wtyczki lotniczej lub konwencjonalnego okablowania. Enkoder z wtyczką lotniczą charakteryzuje się lepszą wodoodpornością i mocniejszym połączeniem.
Wnioski
Znając zawiłości enkoderów kwadraturowych, wyjaśniając ich funkcjonalność, zastosowania i kryteria wyboru, zapewniamy, że masz pełną wiedzę na temat enkodera kwadraturowego, jeśli nadal masz pytania, zostaw komentarz poniżej. Nasz zespół sprzedaży pomoże rozwiązać problemy.
