Enkodery obecnie znajdują coraz szersze zastosowanie w przemyśle we wszelkiego rodzaju aplikacjach, maszynach oraz liniach produkcyjnych. Urządzenia te stosuje się również w serwonapędach, robotach, obrabiarkach oraz liniach montażowych. Szeroki zakres zastosowań w połączeniu z wysoką jakością z jaką muszą być wykonane sprawia, że mogą one pracować w bardzo niekorzystnych warunkach środowiskowych, w których występuje wilgotność lub zapylenie. Bardzo często zdarza się, że są one również narażone pod kątem mechanicznym (wstrząsy, wibracje).
W artykule tym opiszemy dostępne rodzaje enkoderów, ich zasadę działania oraz możliwość współpracy enkoderów z przemiennikami częstotliwości. Natomiast w ostatniej części niniejszego artykułu zostanie przedstawiona oferta handlowa firmy Aniro w zakresie enkoderów, które zostały podzielone na enkodery z wałkiem oraz enkodery przelotowe.
Enkodery są to urządzenia, które zamieniają ruch obrotowy na sygnały elektryczne pozwalające określić dokładną pozycję kątową, przesunięcie czy ilość obrotów. Dzięki enkoderom można określić precyzyjny pomiar położenia kątowego elementu będącego w ruchu jego kierunku, odległości czy prędkości obrotów. Głównym parametrem, który charakteryzuje enkodery to ilość impulsów na obrót. W praktyce jest to od kilkuset do kilkudziesięciu impulsów.
Ze względu na pomiar enkodery dzielimy na:
Enkoder inkrementalny generuje na wyjściu impulsy (przyrosty kątowe) odpowiadające ruchowi obrotowemu (jeden pełny obrót osi enkodera). Każdemu przesunięciu kątowemu przyporządkowana jest konkretna liczba impulsów wyjściowych.
Rozdzielczość będąca podstawowym parametrem enkodera inkrementalnego decyduje o tym, jaka liczba impulsów wyjściowych odpowiada danemu przesunięciu. Im większa rozdzielczość enkodera tym mniejsze przesunięcia kątowe można zmierzyć, a więc również tym większa jest dokładność pomiaru.
Sygnał wyjściowy wytwarzany jest przez układ optyczny enkodera, na który składa się ruchoma tarcza na której znajdują się na przemian przezroczyste i nieprzezroczyste prążki. Pomiar odbywa się poprzez zliczanie kresek na obracającej się tarczy. Tarcza ta znajduje się pomiędzy nadajnikiem (źródło światła) i odbiornikiem (fototranzystor). Obrót tarczy powodowany jest poprzez obrót wału enkodera. Obracająca się tarcza przesłania źródło światła biegnącego do fototranzystorów gdy natrafi na nieprzezroczyste prążki i żaden sygnał nie dotrze do odbiornika. Natomiast gdy wiązka światła trafi na przezroczysty prążek to na wyjściu enkodera pojawi się stan wysoki i sygnał ten poddawany jest przez układ elektroniczny obróbce w wyniku czego na wyjściu pojawia się sygnał prostokątny.
W enkoderach inkrementalnych (przyrostowych) dąży się do uzyskania jak najwyższej ilości działek na obrót – przy zachowaniu małych gabarytów urządzenia.
Rozróżnianie kierunku obrotu enkodera odbywa się tak, że stosuje się dwa wyjścia na których generowane impulsy (0 lub 1) przesunięte względem siebie o 90 stopni.
Enkoder inkrementalny nie pamięta aktualnego położenia. W tej sytuacji wymagana jest referencja tego enkodera czyli przypisanie pozycji bazowej (zerowej) po każdym załączeniu zasilania. Zazwyczaj realizowane jest to przez wyłącznik krańcowy lub czujnik indukcyjny.
Enkodery inkrementalne - zobacz w sklepie
Enkoder absolutny określa pozycję osi na podstawie odczytu kodu cyfrowego z tarczy enkodera. Konstrukcje enkoderów absolutnych i enkoderów inkrementalnych są właściwie takie same, różnica polega jedynie na sposobie pomiaru. Enkoder absolutny generuje na wyjściu sygnał kodowy. Każdemu położeniu kątowemu osi odpowiada konkretna wartość kodowa na wyjściu. Stosuje się tutaj dwa typy kodowania: kod dwójkowy oraz kod Gray’a. Enkodery absolutne dzieli się na jednoobrotowe i wieloobrotowe. Jednoobrotowe rozróżniają pozycje tylko w ramach jednego obrotu a więc efektem obrotu wału takiego enkodera dokładnie o kąt 360° będzie taki sam sygnał na wyjściu. Tak jak zostało wspomniane wcześniej w enkoderach inkrementalnych dąży się do uzyskania jak największej ilości działek na obrót – przy zachowaniu małych gabarytów urządzenia, natomiast w enkoderach absolutnych do zwiększenia rozdzielczości i przede wszystkim prędkości transmisji danych. Enkoder absolutny ma zdolność do pamiętania aktualnej pozycji nawet po wyłączeniu napięcia zasilania (np. do odmierzania ilości obrotów wykonanych przez walcarkę).
Zwiększa się przede wszystkim liczba zastosowań enkoderów absolutnych, w tym wersji z interfejsami sieci przemysłowych. Bardzo istotna jest również miniaturyzacja takich enkoderów, dzięki czemu możemy je zastosować w małych urządzeniach, które nie są maszynami - np. kamerach obrotowych.
Na rynku są oferowane enkodery w wersjach optycznych i magnetycznych. Wersje magnetyczne, które stają się coraz bardziej popularne są częściej stosowane tam gdzie muszą pracować w trudnych warunkach środowiskowych. W tym przypadku optyczny element pomiarowy został zastąpiony namagnesowaną tarczą. Dzięki temu rozwiązaniu wszelkie zabrudzenia (pyły, ciecze), które mogłoby się dostać do wnętrza obudowy (w przypadku enkoderów optycznych), nie mają żadnego wpływu na odczyt pomiaru. Natomiast pod kątem mechanicznym enkodery dzieli się na enkodery z wałkiem (mogą być sprzęgnięte za pomocą np. sprzęgła) oraz enkodery przelotowe (mogą być umieszczone bezpośrednio na wale silnika).
W najprostszym układzie, - silnik - falownik – enkoder – sterownik PLC to np. zliczanie obrotów silnika przez enkoder i przekazanie tej informacji do układu połączonego z przemiennikiem częstotliwości. Urządzenie to natomiast ustawia poprzez przemiennik odpowiednio obroty np. piły lub frezarki z dokładnością rzędu milimetrów. Przemienniki częstotliwości komunikują się z enkoderami poprzez kartę enkoderową, które mogą mieć wbudowane na stałe lub jako karty rozszerzeń (LG/LS seria IS7). Przemienniki nowszej generacji zazwyczaj posiadają już wbudowane karty enkoderowe. Karta enkoderowa pracuje w aplikacjach w pętli sprzężenia zwrotnego zapewniając przy tym maksymalną wydajność pracy przemiennika częstotliwości (bez względu na obciążenie silnika), np. precyzja sterowania prędkością czy precyzja sterowania momentem.
Oferta LS Mecapion zawiera enkodery inkrementalne jedno i wieloobrotowe oraz enkodery absolutne. W zależności od typu enkodera możliwy jest wybór sygnałów wyjściowych. Dla enkodera inkrementalnego jednoobrotowego są to sygnały A, /A, B, /B, Z, /Z, gdzie sygnał Z jest sygnałem zerowania pozycji (bazowania). Dla enkodera inkrementalnego wieloobrotowego dzięki dodaniu magnesu trwałego do wału enkodera oraz zastosowaniu układu scalonego z czujnikiem Hall’a możliwe jest wyprowadzenie sygnałów U, /U, V, /V, W, /W umożliwiających zliczanie obrotów wału enkodera. Enkoder absolutny posiada równoległą transmisję sygnału. Ilość przewodów sygnałowych różni się w zależności od rozdzielczości enkodera i typu tarczy kodowej. Dostępne tarcze kodowe: kod binarny, kod Graya, kod BCD.
Napięcie zasilania enkodera +5V~+24V, napięcie sygnału wyjściowego w zależności od napięcia zasilania +2.5V~+24V.
Sprawdź ceny enkoderów z wałkiem
Oferta LS Mecapion zawiera enkodery inkrementalne jedno i wieloobrotowe. W zależności od typu enkodera możliwy jest wybór sygnałów wyjściowych. Dla enkodera inkrementalnego jednoobrotowego są to sygnały A, /A, B, /B, Z, /Z, gdzie sygnał Z jest sygnałem zerowania pozycji (bazowania). Dla enkodera inkrementalnego wieloobrotowego dzięki dodaniu magnesu trwałego do wału enkodera oraz zastosowaniu układu scalonego z czujnikiem Hall’a możliwe jest wyprowadzenie sygnałów U, /U, V, /V, W, /W umożliwiających zliczanie obrotów wału enkodera.
Napięcie zasilania enkodera +5V~+24V, napięcie sygnału wyjściowego w zależności od napięcia zasilania +2.5V~+24V.
Zarejestruj się
Nasz blog o falownikach
Znajdź nas na Twitter
Znajdź nas na Facebook
Odwiedź nas na Google+
