Энкодер двигателя что это такое

Принцип работы абсолютного углового энкодера в сложных системах

Абсолютный угловой энкодер определяет свое положение, используя статическую исходную точку. Метод немного отличается в зависимости от того, является ли энкодер оптическим или магнитным, но принцип один и тот же. Есть два диска, оба с концентрическими кольцами со смещенными метками. Один диск закреплен на центральном валу (индикаторный); другой свободно движется (измерительный). По мере поворота измерительного диска метки на нем меняют положение вдоль дорожки абсолютного энкодера на фиксированном измерительном диске. Каждое сочетание расположения меток на диске представляет уникальный двоичный код. Данные двоичного кода абсолютного энкодера определяют абсолютное положение объекта. Для оптических абсолютных энкодеров меткой (растром) является отверстие, которое пропускает свет. Для абсолютных магнитных энкодеров метки представляют собой магнитную сенсорную матрицу, которая проходит через магнит и обнаруживает положение магнитных полюсов.

Имея встроенную систему определения исходного положения, абсолютный поворотный энкодер, по сути, способен обеспечить обратную связь более высокого качества:

Более высокое общее разрешение и точность
Лучшие характеристики по скорости начала работы и выполнению операций в связи с более низким временем возврата в исходное положение
Точное определение движения вдоль нескольких осей
Множество промышленных протоколов передачи данных для лучшей интеграции с электроникой и быстродействия
Лучшее восстановление после сбоев или отключения питания системы

Еще одна ключевая особенность — это различные варианты вывода информации о перемещении. Датчики не могут просто собирать данные обратной связи, они должны отправлять их куда-либо на понятном для более крупных систем языке. Абсолютные энкодеры используют двоичное кодирование, которое можно перевести во множество разных протоколов

Если у вас несколько компонентов, использующих одну и ту же шину связи (например, несколько электронных систем на пожарной машине), то критически важно, чтобы абсолютный поворотный энкодер мог подключаться к этой шине

Единственный минус абсолютных датчиков — повышенная сложность системы, что приводит к более высокой стоимости.

Если общая простота системы имеет большее значение, чем функциональность, то абсолютным датчикам есть альтернативы.

Альтернативы абсолютным угловым энкодерам: резольверы, энкодеры с аналоговым выходом, энкодеры с коммутацией, синусно-косинусные энкодеры.

Обработка сигналов энкодера с помощью прерываний

Сигналы энкодера должны быть обнаружены и интерпретированы в программе как можно быстрее, чтобы не блокировать основной поток программы. Мы можем детектировать сигналы путем опроса в основном цикле, или используя прерывания. Опрос не эффективен, так как вам необходимо зарезервировать время и ресурсы в основном цикле, что приводит к дополнительным задержкам. Использование прерываний – это более быстрое и экономичное решение. Мы покажем вам, как использовать прерывания для обработки сигналов энкодера.

В Atmega328 есть два типа прерываний, которые можно использовать для этих целей; внешнее прерывание и прерывание по изменению состояния вывода. Выводы и назначены на внешнее прерывание, а — назначены на прерывание по изменению состояния вывода. Внешнее прерывание может определить, произошел ли спад или нарастание входного сигнала, и может быть запущено при одном из следующих состояний: нарастание, спад или переключение. Для прерывания по изменению состояния выводов существует гораздо больше аппаратных ресурсов, но оно не может обнаруживать нарастающий и спадающий фронты, и оно вызывается, когда происходит любое изменение логического состояния (переключение) на выводе.

Чтобы использовать прерывание по изменению состояния выводов, подключите выходы поворота энкодера A и B к выводам и , а выход кнопки – к выводу платы Arduino, как показано на принципиальной схеме. Установите выводы , и в режим входа и включите их внутренние подтягивающие резисторы. Включите прерывание по изменению состояния выводов в регистре и включите прерывания для выводов , и в регистре . При обнаружении любого изменения логического состояния на одном из этих входов будет вызовано (прерывание по изменению состояния выводов).

Поскольку прерывание по изменению состояния выводов вызывается для любого логического изменения, нам необходимо отслеживать оба сигнала (и A, и B) и обнаруживать вращение при получение ожидаемой последовательности. Как видно из диаграммы сигналов, движение по часовой стрелке генерирует и . Когда мы записываем оба сигналы в байты и , сдвигая последнее чтение вправо, мы можем сравнить эти значения и определить новый шаг вращения.

Вы можете увидеть часть кода, включающую инициализацию и функцию обработки прерывания по изменению состояния выводов.

Использование внешнего прерывания делает процесс более простым, но поскольку для этого прерывания назначено только два вывода, то вы не сможете использовать его для других целей, если займете его энкодером. Чтобы использовать внешнее прерывание, вы должны установить выводы 2 () и 3 () в режим входа и включить их внутренние подтягивающие резисторы. Затем выберите вариант спадающего фронта для вызова обоих прерываний в регистре . Включите внешние прерывания в регистре . Когда начнется вращение вала энкодера, сначала ведущий сигнал падает до логического нуля, а второй сигнал некоторое время остается на уровне логической единицы. Поэтому нам нужно определить, какой из сигналов во время прерывания находится в состоянии логической единицы. После того, как ведущий сигнал упал до логического нуля, через некоторое время второй сигнал также упадет до логического нуля, что вызовет другое прерывание. Но этот раз и другой (ведущий) сигнал будет на низком логическом уровне, что означает, что это не начало вращения, поэтому мы игнорируем его.

Ниже вы можете увидеть часть кода, включающую в себя инициализацию и функцию обработки внешнего прерывания.

Макет для проверки кода работы с инкрементальным поворотным энкодером на Arduino

Полный код скетча Arduino, включающий основной цикл приведен ниже:

Энкодер в действии вы можете увидеть на видео, приведенном ниже:

Вот и всё! Надеюсь, статья оказалась полезной. Оставляйте комментарии!

Зачем копировать вход на выход

Если бы единственной задачей автоэнкодеров было копирование входных данных на выход, они были бы бесполезны. Исследователи рассчитывают на то, что скрытое представление h будет обладать полезными свойствами.

Этого добиваются созданием ограничений для задачи копирования. Один из способов получить полезные результаты от автоэнкодера — ограничить h размерами меньшими , чем x. D этом случае автокодирование называется неполным.

Автоэнкодер может начать выполнять задачу копирования, не извлекая полезной информации о распределении данных, если

размерность скрытого представления совпадает с размерностью входа;
размерность скрытого представления больше, чем размерность входа;
автоэнкодеру предоставляется слишком большой объем данных.

В этих случаях даже линейный кодер и линейный декодер копируют входные данные на выход, не изучая ничего полезного о распределении.

В идеале можно организовать любую архитектуру автокодера, задавая размер кода и емкость энкодера и декодера на основе сложности моделируемого распределения.

Магнитные энкодеры

Магнитные энкодеры в своей основе имеют датчики Холла. Конструктивно магнитные энкодеры чаще всего бывают двух видов — с использованием магнитного кольца либо с использованием цилиндрического магнита. Энкодеры с использованием магнитного кольца используются в тормозных системах автомобилей в качестве датчика антиблокировочной системы.

В энкодерах с применением цилиндрического магнита используются магниты с диаметральной поляризацией. Ярким примером таких энкодеров являются датчики, построенные на основе специализированных микросхем австрийской компании AMS (Austria MicroSystems). Микросхемы AS представляют собой два датчика Холла, помещенные в одном корпусе и повернутых на 90 градусов относительно друг друга. Магнитные энкодеры AMS обладают высокой точностью (до +-0,5 градуса) и возможностью измерений на высокой скорости вращения — до 30000 оборотов в минуту. В линейке микросхем имеются модели со встроенным счетчиком оборотов, которые при определенных схемотехнических решениях можно использовать в качестве многооборотных абсолютных энкодеров. Также одной из отличительных черт продукции AMS является наличие режимов пониженного и сверхнизкого энергопотребления, что делает продукцию привлекательной для применения в сфере «интернета вещей».

Накапливающие и абсолютные датчики угла поворота

Датчик угла поворота

Выходы «синус» и «косинус» накапливающего датчика угла поворота

Накапливающие ДУПы, на выходе формируют импульсы, по которым принимающее устройство определяет текущее положение вала путём подсчёта числа импульсов счётчиком. Сразу же после включения накапливающего ДУПа положение вала неизвестно. Для привязки системы отсчёта к началу отсчёта накапливающие датчики имеют нулевые (референтные) метки, через которые нужно пройти после включения оборудования. К недостаткам такого типа датчиков угла положения также относится то, что невозможно определить пропуск импульсов от ДУПа по каким-либо причинам. Это приводит к накоплению ошибки определения угла поворота вала до тех пор, пока не будет пройдена нуль-метка. Для определения направления вращения применяются два измерительных канала («синусный» и «косинусный»), в которых идентичные последовательности импульсов (меандр) сдвинуты на 90° относительно друг друга.

Абсолютные ДУПы выдают на выходе сигналы, которые можно однозначно интерпретировать как угол поворота вала датчика угла. Датчики угла этого типа не требуют привязки системы отсчёта к какому-либо нулевому положению.

Инкрементальный энкодер [ править ]

Инкрементальный энкодер

Две квадратные волны в квадратуре. Направление вращения обозначается знаком фазового угла AB, который в данном случае отрицательный, поскольку A следует за B.

Концептуальный чертеж механизма датчика углового инкрементального энкодера с соответствующими логическими состояниями сигналов A и B

Вращающийся инкрементальный энкодер является наиболее широко используемым все энкодерами благодаря своей способности предоставлять информацию о местоположении в реальное время. Разрешение измерения инкрементального энкодера никоим образом не ограничивается его двумя внутренними инкрементальными датчиками движения; на рынке можно найти инкрементальные энкодеры с числом отсчетов до 10 000 на оборот или более.

Поворотные инкрементальные энкодеры сообщают об изменениях положения без соответствующего запроса, и они передают эту информацию со скоростью передачи данных, которая на порядки выше, чем у большинства типов абсолютных энкодеров вала. По этой причине инкрементальные энкодеры обычно используются в приложениях, требующих точного измерения положения и скорости.

В инкрементальном энкодере могут использоваться механические, оптические или магнитные датчики для обнаружения изменений положения вращения. Механический тип обычно используется в качестве ручного управления «цифровым потенциометром» на электронном оборудовании. Например, современные домашние и автомобильные стереосистемы обычно используют механические поворотные энкодеры в качестве регуляторов громкости. Энкодеры с механическими датчиками требуют дребезга переключателя и, следовательно, ограничены в скорости вращения, с которой они могут справиться. Оптический тип используется, когда встречаются более высокие скорости или требуется более высокая степень точности.

Вращающийся инкрементальный энкодер имеет два выходных сигнала, A и B, которые выдают периодический цифровой сигнал в квадратуре при вращении вала энкодера. Это похоже на синусоидальные энкодеры, которые выводят синусоидальные сигналы в квадратуре (т. Е. Синус и косинус) , таким образом объединяя характеристики энкодера и резольвера . Частота формы сигнала указывает скорость вращения вала, а количество импульсов указывает пройденное расстояние, тогда как соотношение фаз AB указывает направление вращения.

Некоторые инкрементальные энкодеры имеют дополнительный «индексный» выход (обычно обозначаемый Z), который излучает импульс, когда вал проходит под определенным углом. После каждого поворота сигнал Z утверждается, обычно всегда под одним и тем же углом, до следующего изменения состояния AB. Это обычно используется в радиолокационных системах и других приложениях, где требуется регистрационный сигнал, когда вал энкодера расположен под определенным опорным углом.

В отличие от абсолютных энкодеров, инкрементальный энкодер не отслеживает и не показывает абсолютное положение механической системы, к которой он прикреплен. Следовательно, для определения абсолютного положения в любой конкретный момент необходимо «отслеживать» абсолютное положение с помощью интерфейса инкрементального энкодера .

Недорогие инкрементальные энкодеры используются в механических компьютерных мышах . Обычно используются два кодировщика: один для определения движения влево-вправо, а другой для определения движения вперед-назад.

Другие поворотные энкодеры с импульсным выходом править

Датчики вращения с одним выходом (т. Е. Тахометры ) не могут использоваться для определения направления движения, но подходят для измерения скорости и положения при постоянном направлении движения. В некоторых приложениях они могут использоваться для измерения расстояния движения (например, футов движения).

Как работает инкрементальный энкодер

Устройство выдает определенное количество импульсов за один оборот вала. Выходом может быть одиночный канал (часто называют «A») или два канала («A», «B»), которые смещены относительно друг друга для. Смещение каналов позволяет выявить направление вращения. Смещение фаз двух сигналов называется квадратурой. Стандартно прибор состоит из оптико-механического подшипникового узла, печатной платы, корпуса, выходного соединителя. Печатная плата содержит сенсорную матрицу, которая регистрирует два первичных сигнала с целью дальнейшей обработки. Дополнительные выходы датчиков: Канал референтной (ноль) метки (его называют «Z» или «R») в виде одного импульса на оборот служит для поиска нолевой позиции или для контроля работы выходов A, B. Эта метка может быть привязана к A или B в их различных состояниях. Она также может быть различной по ширине. Коммутация с помощью U, V, W треков может быть предусмотрена в некоторых преобразователях. Треки согласуются с коммутирующими обмотками серводвигателей. Они также обеспечивают возможность подачи с электропривода или усилителя в каждую обмотку двигателя тока нужной силы в правильной последовательности. Альтернативы инкрементальным энкодерам: резольверы, абсолютные энкодеры, энкодеры с аналоговым сигналом.

Применение инкрементальных энкодеров

Прибор разработан как универсальный, настраиваемый в соответствии с широким спектром задач сенсор. Выделяют три обширные области использования в зависимости от внешних условий:

Тяжелые условия эксплуатации: агрессивная рабочая среда с высокой вероятностью воздействия загрязнений, влаги, высокой температуры, ударов, вибрации, как, например, на целлюлозно-бумажных, сталелитейных, деревообрабатывающих заводах.
Промышленная автоматизация: общепроизводственные рабочие условия, которые требует стандартного класса защиты IP, устойчивости к средней силы ударам, вибрация, температурным колебаниям, как например, на заводах по производству продуктов питания, напитков, текстильных заводах, на автоматизированном заводском оборудовании в целом.
Легкие промышленные условия / Сервоустройства: сфера контроля перемещений и позиционирования с высокими требованиями к точностным, температурным характеристикам, например, робототехника, электроника, полупроводниковое приборостроение.

Подключение поворотного энкодера с Ардуино

Теперь, когда принципы работы различных энкодеров изучены, можно приступить к описанию схемы подключения к Ардуино. Для этого понадобятся:

любое устройство Ардуино, например, Arduino UNO, Arduino Mega, Arduino Leonardo, Arduino 101, Arduino Due;
любой энкодер Ардуино.

Обзор поворотного энкодера

Поворотный энкодер — это датчик, используемый для определения углового положения вала, подобный потенциометру.

Пины, и что они означают:

CLK: выход A (цифровой);
DT: выход B (цифровой);
SW: нажатие кнопки (цифровой);
+ : VCC-напряжение питания;
GND: заземление.

Поворотный прибор может быть использован в основном для тех же целей, что и потенциометр. Однако потенциометр обычно имеет точку, за которую вал не может вращаться, в то время как энкодер может вращаться в одном направлении без ограничений. Чтобы сбросить показания положения, нужно нажать на вал вниз.

Данное устройство определяет угловое положение вращающегося вала с помощью серии прямоугольных импульсов. Он по существу имеет равномерно расположенные контактные зоны, соединенные с общим узлом, а также два дополнительных контакта, называемых A и B, которые находятся на 90 градусов вне фазы. Когда вал вращается вручную, контакты A и B синхронизируются с общим контактом и генерируют импульс. Подсчитав количество импульсов любого из этих выходов, можно определить положение вращения.

Чтобы определить направление и проверить, вращается ли штифт по часовой стрелке или против часовой стрелки, нужно сделать следующее:

Если вращающийся вал движется по часовой стрелке, то сигнал A опережает B. В одни и те же моменты времени, A и B будут находиться на противоположных частях прямоугольной волновой функции.
Если вал движется против часовой стрелки, то сигнал B опережает A.

Подключение

Если говорить в общем, то CLK, DT и SW, должны быть подключены к цифровым выводам на Ардуино, + должен быть подключен к 5V, а GND заземлен.

Пошаговая инструкция подключения проводов энкодера к Ардуино:

CLK: подключите конец провода к пину CLK на поворотном энкодере, затем к любому цифровому выводу на Arduino (оранжевый провод).
DT: подключите конец провода к пину DT, затем к любому цифровому контакту на Arduino (желтый провод).
SW: подключите конец провода к пину SW, далее к любому цифровому контакту на Arduino (голубой провод).
+ : подключите провод к пину +, затем к контакту +5V на Arduino (красный провод).
GND: подключите конец провода к пину GND на энкодер с контактом GND на Arduino. (Черный провод).

Как кодировать

Код изменяет высоту тона в зависимости от того, в каком направлении повернут энкодер. Когда он поворачивается против часовой стрелки, шаг уменьшается, а когда он поворачивается по часовой стрелке, шаг увеличивается.

Что понадобится:

датчик поворотного энкодера;
Ардуино;
пьезодатчик;
провода.

Вот сам код:

Описание кода

Итак, сначала нужно определить контакты, к которым подключен кодер, и назначить некоторые переменные, необходимые для работы программы. В разделе «Настройки» нужно определить два контакта в качестве входных данных, и запустить последовательную связь для печати результатов на последовательном мониторе. Также нужно прочитать начальное значение вывода A, затем поместить это значение в переменную aLastState.

Далее в разделе цикла снова изменить вывод A, но теперь поместить значение в переменную aState. Таким образом, если повернуть вал и сгенерировать импульс, эти два значения будут отличаться. Сразу после этого, используя второй параметр «if», определить направление вращения. Если выходное состояние B отличается от A, счетчик будет увеличен на единицу, в противном случае он будет уменьшен. В конце, после вывода результатов на мониторе, нужно обновить переменную aLastState с помощью переменной aState.

Это все, что нужно для этого примера. Если загрузить код, запустить монитор и начать вращать вал, значения станут отображаться на мониторе.

Упрощенный пример

Следующий пример кода продемонстрирует, как считывает сигналы Arduino на датчике энкодера. Он просто обновляет счетчик (encoder0Pos) каждый раз, когда энкодер поворачивается на один шаг, а параметры вращения отправляются на порт ПК.

Код: Следует обратить внимание на то, что приведенный выше код не является высокопроизводительным. Он предоставлен для демонстрационных целей

Область применения энкодеров в промышленности

Датчики угла поворота незаменимы в современной промышленности. Промышленные системы, как правило, включают в себя множество разнообразных энкодеров, позволяющих контролировать работу станков, приборов, оборудования и решать огромное число разнообразных задач:

точное измерение угла поворота вращающегося объекта,
измерение вращения, поворота и наклона текущего положения объекта,
контроль положения вращающихся объектов,
контроль точности вращения объектов,
регистрация измерений и многие другие.

Благодаря большому разнообразию существующих моделей энкодеров и их совместимости со многими видами промышленного оборудования, датчики угла поворота могут применяться в различных отраслях промышленности:

в машиностроении, станкостроении, приборостроении для контроля работы станков и оборудования,
для контроля перемещения конвейерной и транспортерной ленты в металлургии, горнодобывающей отрасли, пищевой и других промышленностях,
в измерительных приборах в промышленности, сфере ЖКХ, полевых и лабораторных исследованиях,
в автомобилестроении и транспортной отрасли для контроля положения рулевого колеса, контроля вращения валов и других задач,
в компьютерной отрасли,
в системах автоматизации управления практически в любых отраслях промышленности.

Приведенные примеры не ограничивают возможности применения датчиков угла поворота, современные энкодеры широко применяются во многих других промышленных областях.

Механические требования

Прежде чем энкодер сможет обеспечивать обратную связь, он должен быть механически установлен в системе. Доступно множество вариантов монтажа. Основными факторами, которые рекомендуется учитывать, являются: доступное пространство, желаемая конфигурация, а также механические характеристики вала двигателя и нагрузка, которая будет взаимодействовать с энкодером.

По этим показателям преобразователи можно разделить на датчики с цельным (сплошным) или полым валом. Муфты могут быть угловыми, линейными и компенсировать осевой зазор вала двигателя, уменьшая износ подшипников. Однако такая конфигурация может поставить под угрозу способность системы обеспечивать точную обратную связь.

Энкодеры с полым валом имеют одно существенное преимущество перед датчиками со сплошным валом, в которых электрический ток проходит вдоль линии вала к электронным компонентам. Для датчиков с полым валом не связан с валом двигателя. Это исключает прохождение электрических импульсов по валу, и предотвращает повреждение электроники.

Еще одно важное механическое соображение — это выбор преобразователя с подходящим подшипником. Подшипники — это наиболее часто встречающиеся участки, подверженные повреждению энкодеров и приводящие к ограничению скорости

Важно убедиться, что подшипник выдерживает не только размер, но и тип нагрузки.

Радиальная нагрузка проявляет силы, отличные от осевой, и каждая приложенная нагрузка влияет на производительность и срок службы энкодера, если она специально не выбрана и не рассчитана в соответствии с требованиями конкретной задачи.

В зависимости от области применения более подходящим выбором могут быть датчики без подшипников. В них градуированный диск прикреплен к вращающемуся валу двигателя, а статическая часть энкодера прикреплена к передней части двигателя. В результате отпадает зависимость в несущем элементе, который является одним из основных по ограничению срока службы и скорости кодировщика.

Производители датчиков линейных и угловых перемещений предлагают различные варианты монтажа, включая передние фланцы, сервофланцы, квадратные фланцы для энкодеров с жестким валом и крепежные элементы для версий с полым валом. Внесение изменений в поле — подходящий метод для эффективной адаптации энкодера к конструкции системы привода. Однако такой подход может иметь обратный эффект. Многие пользователи думают, что достаточно просто просверлить соответствующие отверстия и установить энкодер, но упускают из виду, что установка должна быть чрезвычайно точной, чтобы гарантировать точность датчика, заявленную производителем. Ни при каких обстоятельствах не рекомендуется изменять заводскую монтажную конфигурацию.

Таким образом, правильный выбор кодировщика в соответствии с приложением — это вопрос оценки множества возможностей. Стоит отметить, что на рынке доступны как стандартные, так и специализированные кодировщики. Выбор наиболее подходящего решения может быть сделан только после сбора достаточной информации о приложении.

Важно, чтобы тип преобразователя и его разрешение действительно соответствовали рабочей задаче, чтобы не вызвать негативных последствий в работе системы

Обзор контактных серий энкодеров Bourns

Наиболее популярными сериями контактных энкодеров Bourns являются PEC11x, PEC12 и ECW (таблица 2).

Таблица 2. Серии контактных энкодеров производства Bourns

Параметр	Наименование
PEC11R	PEC11L	PEC11S	PEC12R	ECW	PEC16	EPS	PEL12S, PEL12D, PEL12T	EAW
Технология	Контактная
Тип	Инкрементальный	Абсолютный
Установочный диаметр, мм	12	11	12	12	22	16	22	12	22
Класс защиты	IP40	IP40	IP40	IP40	IP40	IP40	IP40	IP40	IP40
Фиксация	+	+	+	+	+	+	+	+	–
Дополнительный выключатель	+	+	+	+	–	+	+	+	–
Материал вала	Металл	Пластик
Материал крепежной гайки	Металл	Пластик	Металл	Пластик	Металл	Пластик
Монтаж	В отверстия	SMD	В отверстия
Разрешение, имп/об	12, 18, 24	15, 20	15	12, 24	6, 9, 12, 24, 36	12, 24	6, 9, 12, 24, 36	24	128
Максимальная частота вращения, об/мин	60	60	60	100	120	100	120	100	120
Нагрузка выводов, мА (В)	10 (5)	10 (5)	10 (5)	1 (5)	10 (10)	10 (5)	10 (12)	0,5 (5)	10 (10)
Цикличность до сбоя, тысяч оборотов	30	100	15	30	200	200	200	60	50
Диапазон рабочих температур, °С	-30…70	-20…80	-30…70	-30…70	-40…85	-30…70	1…85	-10…70	-40…85

Серии PEC11x обладают самыми скромными характеристиками среди перечисленных семейств. Для них максимальная рабочая частота вращения не превышает 60 об/мин.

Серия PEC11R имеет исполнение для монтажа в отверстия. Максимальное разрешение – до 24 импульсов на оборот. Срок службы для таких энкодеров превышает 30 тысяч оборотов. Функционировать они могут в диапазоне температур -30…70°С.

PEC11S имеет схожие характеристики, но предназначена для монтажа на плату. Минимальный срок жизни для таких энкодеров составляет 15 тысяч оборотов.

PEC11L предназначена для монтажа в отверстия и имеет увеличенную износостойкость – 100 000 оборотов.

Серия PEC12R, по сравнению с PEC11, имеет увеличенную максимальную частоту вращения – 100 об/мин.

PEC16 отличается отличной износостойкостью, до 200 тысяч оборотов, и высокой максимальной частотой вращения.

EPS идеально подойдет для лабораторных блоков благодаря высокой износостойкости (до 200 тысяч) и высокой разрешающей способности (до 36 импульсов на оборот вала). Применение в промышленной электронике ограничено из-за узкого температурного диапазона (1…85°С).

Серия ECW имеет лучшие среди перечисленных серий характеристики: рабочая частота – до 120 об/мин, срок службы – 200 тысяч оборотов, разрешающая способность – до 36 импульсов на оборот вала.

Отдельно стоит отметить серии PEL12x и EAW.

PEL12x снабжены дополнительными светодиодами, а в качестве световода используется вал энкодера. Питание светодиодов производится с помощью дополнительных выводов. Электрические характеристики этих серий близки к характеристикам PEC11 и PEC12. Серия PEL12S выпускается с одним светодиодом (красный, синий, зеленый, оранжевый, белый). Серия PEL12D выпускается с двумя светодиодами (четыре комбинации сочетаний цветов). Серия PEL12T имеет три светодиода комбинации RGB.

EAW – единственная контактная серия, реализующая абсолютное измерение положения. На выходе энкодера формируется 8-битный код. При этом, как и в случае с другими контактными энкодерами, выходы выполнены в виде сухих контактов, то есть должны быть подтянуты к напряжению питания.

Схема подключения контактных энкодеров Bourns достаточно проста (рисунок 6). Эквивалентная схема контактных квадратурных энкодеров представляет собой два параллельных ключа с общим выводом (вывод С). Для фиксации замыканий используется подтяжка к напряжению 5 В. Для серии EAW необходима подтяжка всех восьми выходных линий. Почти все серии имеют версии с дополнительным встроенным ключом.

Рис. 6. Схема подключения контактных квадратурных энкодеров Bourns

Контактные серии оптимизированы для построения HMI-систем. Для таких систем небольшая максимальная частота вращения и ограниченный срок службы не являются критичными параметрами. Зато эти энкодеры имеют возможность фиксации положений вала, дополнительный встроенный выключатель и низкую стоимость. Основными областями применения серий являются:

аудиотехника (ручки громкости);
бытовая электроника (климат-контроль);
музыкальные инструменты (гитары, микшеры);
измерительные лабораторные приборы (генераторы, осциллографы);

Энкодер – это… Инкрементальный энкодер

Слово «энкодер» имеет англоязычное происхождение. Оно возникло от слова encode, что значит «преобразовывать». Наиболее известными мировыми производителями данных приборов являются такие известные бренды как Siemens, СКБ ИС, HEIDENHAIN RLS, Baumer, SICK AG, Balluff, Schneider electric (Autonics Telemecanique), OMRON.

Сфера и цель применения

Энкодер – это датчик, применяемый в промышленной области с целью преобразования подконтрольной величины в электрический сигнал. При помощи него определяется, например, положение вала электрического двигателя.

В связи с тем что каждое устройство, в котором применяется вращение, обязательно должно быть оснащено прибором, контролирующим точность вращательного момента, популярными сферами использования подобных преобразователей являются системы точного перемещения. Основная цель, с которой применяется энкодер, – это измерение угла поворота объекта во время вращения.

Энкодеры незаменимы в процессе производства на станкостроительных предприятиях, в работотехнических комплексах. Используют их также во многих современных измерительных приборах, которые нуждаются в регистрации высокоточных измерений углов, вращения, поворотов и наклонов.

Ранжирование энкодеров

Все ныне известные энкодеры подразделяются на абсолютные и инкрементальные, резисторные, магнитные и оптические, работающие через промышленные сети либо шинный интерфейс.

В зависимости от общего принципа работы выделяют абсолютные энкодеры и инкрементальные. Различие между этими двумя видами заключается в выполняемых ними задачах. Перечень задач абсолютного энкодера гораздо шире перечня, который охватывается энкодером инкрементальным.

Инкрементальные энкодеры

Это импульсный датчик. В процессе поворота объекта на его выходах фиксируются импульсы, количество которых прямо пропорционально углу вращения предмета. Обычно инкрементальные преобразователи применяют в процессе станкостроения с целью регистрации углового перемещения вала или в автоматизированных системах в цепи обратной связи для измерения и регистрации скорости поворота вала.

Инкрементальный энкодер — это устройство, функционирующее на основе данных импульсов, образующихся при вращении. Количество импульсов на единицу оборота – это и есть основной рабочий параметр данного устройства. Текущее значение определяется датчиком по методу подсчета количества импульсов от точки отсчета. С целью привязки систем отсчета на импульсном энкодере устанавливаются референтные метки, которые являются стартовыми после включения оборудования.

Определение данных при помощи инкрементального преобразователя возможно лишь во время вращения или поворота. При остановке вращения все данные энкодера обнуляются. В итоге при последующем включении предыдущие данные счетчика будут неизвестны. Для удобства его эксплуатации следует привести вал в исходное положение. Инкрементальный энкодер идеально справляется с задачей измерения скорости поворота.

При помощи подсчета количества импульсов от референтной метки можно с точностью определить также текущую координату угла вращения объекта.

Абсолютные энкодеры

Так называют абсолютный датчик положения. Обычно в подобных энкодерах наблюдаются более сложные процессы электронной обработки сигналов и имеется оптическая схема. Но зато они выдают реквизиты объекта сразу после включения, что зачастую является обязательным для корректного функционирования системы в целом.

По сравнению с инкрементальными использование абсолютных энкодеров позволяет решать значительно более широкий круг задач, так как измерения производятся не при помощи фиксации импульсов, а специальными цифровыми кодами. Единица измерения подобного аппарата – это число уникальных цифровых кодов за единицу вращения (1 оборот).

Таким образом, абсолютный энкодер отлично справляется не только с задачей отслеживания скорости поворота (вращения) объекта, но и выдает корректные данные о его точном расположении в данный момент времени, независимо от того, подключен он или нет.