Kodlovchilar harakatni boshqarish mahsulotlarida keng tarqalgan bo'lib, aylanadigan kodlagichlar harakatni boshqarish bo'yicha teskari aloqa halqalarining asosiy komponentlari, jumladan sanoat avtomatlashtirish uskunalari va jarayonlarni boshqarish, robototexnika, tibbiy asbob-uskunalar, energiya, aerokosmik va boshqalar.
Mexanik harakatni elektr signallariga aylantiradigan qurilmalar sifatida enkoderlar muhandislarga umumiy tizimning ishlashini optimallashtirish uchun ishlatilishi mumkin bo'lgan pozitsiya, tezlik, masofa va yo'nalish kabi asosiy ma'lumotlarni taqdim etadi.
Optik, magnit va sig'im muhandislar uchun mavjud bo'lgan uchta asosiy kodlovchi texnologiyalardir. Qaysi texnologiyani yakuniy qo'llash uchun eng yaxshi ekanligini aniqlash uchun bir qator omillarni hisobga olish kerak.
Ushbu maqolada optik, magnit va sig'imli enkoder texnologiyalari haqida umumiy ma'lumot beriladi va har bir texnologiyaning afzalliklari va kamchiliklari qisqacha muhokama qilinadi.
1. Optik kodlovchi
Optik enkoderlar ko'p yillar davomida harakatni boshqarish ilovalari bozorida mashhur tanlov bo'lib kelgan. U LED yorug'lik manbai (odatda infraqizil yorug'lik manbai) va fotodetektordan iborat bo'lib, ular kodlovchi kod plitasining har ikki tomonida joylashgan.
Kod plitasi plastik yoki shishadan yasalgan bo'lib, bir qator shaffof va shaffof bo'lmagan chiziqlar yoki oraliqlar bilan joylashtirilgan. Kod diski aylanganda, LED optik yo'li kod diskida intervalgacha joylashtirilgan chiziqlar yoki uyalar bilan bloklanadi va shu bilan ikkita odatiy kvadrat to'lqin A va B ortogonal impulslarini hosil qiladi, bu o'qning aylanishi va tezligini aniqlash uchun ishlatilishi mumkin. .
Optik, magnit va sig'imli enkoderlarning texnik tahlili
1-rasm: Optik enkoderlar uchun odatiy A va B ortogonal impulslar, jumladan indeks impulslari (Fotokredit: CUI Devices)
Optik enkoderlar keng qo'llanilishiga qaramasdan, ular hali ham bir nechta kamchiliklarga ega. Sanoat ilovalari kabi chang va iflos muhitda ifloslantiruvchi moddalar kod plastinkasida to'planishi mumkin, bu esa LED yorug'ligini optik sensorga o'tkazishni bloklaydi.
Optik enkoderning ishonchliligi va aniqligi katta ta'sir ko'rsatadi, chunki ifloslangan kod diski kvadrat to'lqinning uzilishi yoki to'liq yo'qolishiga olib kelishi mumkin.
LEDlar cheklangan xizmat muddatiga ega va oxir-oqibat yonib ketadi, bu esa enkoderning ishlamay qolishiga olib keladi. Bundan tashqari, shisha yoki plastmassa kodli disklar tebranish yoki haddan tashqari harorat tufayli shikastlanishga moyil bo'lib, qattiq muhit ilovalarida optik enkoderlarning qo'llanilishini cheklaydi; Uni dvigatelga yig'ish nafaqat ko'p vaqt talab etadi, balki ifloslanish xavfini ham oshiradi.
Nihoyat, agar optik enkoderning ruxsati yuqori bo'lsa, u 100 mA dan ortiq oqimni iste'mol qiladi, bu esa uning mobil yoki akkumulyatorli qurilmalarda qo'llanilishiga yanada ta'sir qiladi.
2. Magnit kodlovchi
Magnit enkoderlar tuzilishi jihatidan optik enkoderlarga o'xshaydi, lekin yorug'lik nuridan ko'ra magnit maydondan foydalanadi. Magnit enkoderlar tirqishli optik kod disklarini bir qator Hall effekti sensorlari yoki istamaslik sensorlari bo'ylab aylanadigan intervalgacha magnit qutblari bo'lgan magnit kodli disklar bilan almashtiradi.
Kod plitasining har qanday aylanishi bu sensorlarning javob berishiga olib keladi va natijada paydo bo'lgan signal milning holatini aniqlash uchun signal konditsionerining oldingi pallasiga uzatiladi.
Optik enkoderlar bilan solishtirganda, magnit enkoderlar ko'proq bardoshli, tebranish va ta'sirga chidamli bo'lgan afzalliklarga ega. Bundan tashqari, chang, axloqsizlik va yog 'qoralari kabi ifloslantiruvchi moddalar bo'lsa, optik enkoderlarning ishlashi sezilarli darajada buziladi, magnit enkoderlar esa ta'sirlanmaydi, bu ularni og'ir muhitda qo'llash uchun ideal qiladi.
Biroq, motorlar (ayniqsa, step motorlar) tomonidan yaratilgan elektromagnit parazit magnit kodlovchiga katta ta'sir ko'rsatadi va harorat o'zgarishi ham uning pozitsiyasini o'zgartirishga olib keladi.
Bundan tashqari, magnit enkoderlarning o'lchamlari va aniqligi nisbatan past va bu jihatdan optik va sig'imli enkoderlarga qaraganda ancha past.
3. Kapasitiv kodlovchi
Kapasitiv enkoder uchta asosiy qismdan iborat: rotor, sobit uzatuvchi va sobit qabul qiluvchi. Kapasitiv sezish bir juft qabul qiluvchi/uzatuvchi sifatida tuzilgan o'zgaruvchan kondansatör hosil qilish uchun sobit elementda bir qutb va BOSHQA qutb bilan harakatlanuvchi elementda chiziqli yoki chiziqli naqshdan foydalanadi.
Rotor motor mili aylanayotganda o'ziga xos, ammo oldindan aytib bo'ladigan signalni ishlab chiqaradigan sinus to'lqinli naqsh bilan ishlangan. Keyinchalik, bu signal o'qning joylashuvi va aylanish yo'nalishini hisoblash uchun kodlovchining bortdagi ASIC tomonidan o'zgartiriladi.
Optik, magnit va sig'imli enkoderlarning texnik tahlili
2-rasm: Kodlovchi disklarni taqqoslash (Fotokredit: CUI Devices)
4. Kapasitiv kodlovchi
Kapasitiv enkoder raqamli nousli kaliper bilan bir xil printsip asosida ishlaydi, shuning uchun u optik va magnit kodlovchilarning ko'pgina kamchiliklarini bartaraf etadigan yechimni taqdim etadi.
CUI Devices'ning AMT kodlovchilari qatorida qo'llaniladigan sig'imga asoslangan texnologiya yuqori ishonchliligi va yuqori aniqligini isbotladi.
Hech qanday LED yoki ko'rish chizig'i talab qilinmaganligi sababli, sig'imli enkoderlar chang, axloqsizlik va yog 'qoralari kabi optik enkoderlarga salbiy ta'sir ko'rsatishi mumkin bo'lgan atrof-muhit ifloslantiruvchilariga duch kelganda ham kerakli natijalarga erisha oladi.
Bundan tashqari, u optik kodlovchilarda ishlatiladigan shisha kodli disklarga qaraganda tebranish va juda yuqori/past haroratlarga nisbatan kamroq sezgir.
Yuqorida aytib o'tilganidek, sig'imli enkoderlar optik enkoderlarga qaraganda uzoqroq xizmat qilish muddatiga ega, chunki LEDlar yonmaydi.
Natijada, sig'imli enkoder kichikroq paket hajmiga ega va atigi 6 dan 18 mA gacha bo'lgan butun o'lchamlari oralig'ida kamroq oqim iste'mol qiladi, bu uni batareya bilan ishlaydigan ilovalar uchun ko'proq moslashtiradi.
Kapasitiv texnologiyaning mustahkamligi, aniqligi va o'lchamlari magnit enkodernikidan yuqori bo'lgani uchun, elektromagnit parazit va elektr shovqinlari unga katta ta'sir ko'rsatmaydi.
Bundan tashqari, sig'imli enkoderlarning raqamli tabiati moslashuvchanlik va dasturlash nuqtai nazaridan asosiy afzalliklarni taqdim etadi. Optik yoki magnit enkoderning ruxsati enkoder plitasi tomonidan aniqlanganligi sababli, har safar boshqa rezolyutsiyalar talab qilinganda yangi kodlovchi ishlatiladi, buning natijasida loyihalash va ishlab chiqarish jarayonining vaqti va narxi oshadi.
Biroq, sig'imli enkoderlar bir qator dasturlashtiriladigan ruxsatlarga ega bo'lib, dizaynerlarni har safar yangi rezolyutsiya kerak bo'lganda enkoderni almashtirish muammosidan xalos qiladi, bu nafaqat inventarni kamaytiradi, balki PID boshqaruv tsiklini nozik sozlash va tizimni optimallashtirishni ham soddalashtiradi.
Kapasitiv enkoderlar BLDC dvigateli ishga tushganda impuls sozlamalarini raqamli tekislash va indekslash imkonini beradi, bu optik kodlovchilar uchun takroriy va vaqt talab qiladigan vazifadir.
O'rnatilgan diagnostika imkoniyatlari dizaynerlarga tizimni optimallashtirish yoki sohadagi muammolarni bartaraf etish uchun tizim ma'lumotlariga qo'shimcha kirish imkonini beradi.
Optik, magnit va sig'imli enkoderlarning texnik tahlili
3-rasm: Kapasitiv, optik va magnit texnologiyalar uchun asosiy ishlash ko'rsatkichlarini taqqoslash (Fotokredit: CUI Devices)
5. Variantlaringizni torting
Harakatni boshqarish bo'yicha ko'plab ilovalarda harorat, tebranish va atrof-muhitni ifloslantiruvchi moddalar enkoderlar hal qilishi kerak bo'lgan muhim qiyinchilik omillari hisoblanadi. Ma'lum bo'lishicha, sig'imli enkoderlar bu qiyinchiliklarni engib o'tishlari mumkin.
Optik yoki magnit texnologiyalar bilan taqqoslaganda, u dizaynerlarga ishonchli, aniq va moslashuvchan echimlarni taqdim etadi.
Bundan tashqari, sig'imli enkoderlar dasturlash va diagnostikani qo'shadi, bu ularni zamonaviy narsalar Interneti (IoT) va sanoat buyumlari (IIoT) ilovalari uchun ko'proq moslashtiradigan raqamli xususiyatdir.