1. Wat is een encoder?
Tijdens de werking van eenWormwielkast N20 DC-motorParameters zoals stroom, snelheid en relatieve positie van de omtreksrichting van de roterende as worden in realtime bewaakt om de toestand van de motorbehuizing en de te slepen apparatuur te bepalen en bovendien de bedrijfsomstandigheden van de motor en apparatuur in realtime te regelen, waardoor vele specifieke functies zoals servo- en snelheidsregeling worden gerealiseerd. Hierbij vereenvoudigt de toepassing van een encoder als front-end meetelement niet alleen het meetsysteem aanzienlijk, maar is het ook nauwkeurig, betrouwbaar en krachtig. De encoder is een roterende sensor die de fysieke grootheden van positie en verplaatsing van roterende onderdelen omzet in een reeks digitale pulssignalen, die door het besturingssysteem worden verzameld en verwerkt om een reeks opdrachten te geven om de bedrijfsstatus van de apparatuur aan te passen en te wijzigen. Als de encoder wordt gecombineerd met een tandstang of schroef, kan deze ook worden gebruikt om de positie en verplaatsing van lineair bewegende onderdelen te meten.
2. De encoderclassificatie
Basisclassificatie van encoders:
Encoders zijn mechanische en elektronische componenten die een nauwkeurige meetfunctie combineren. Het signaal of de data wordt gecodeerd, omgezet, gebruikt voor communicatie, transmissie en opslag van signaaldata. Op basis van verschillende kenmerken worden encoders als volgt geclassificeerd:
● Codeschijf en codeschaal. De encoder die lineaire verplaatsing omzet in een elektrisch signaal, wordt codeschaal genoemd, en de encoder die hoekverplaatsing omzet in telecommunicatie, wordt codeschijf genoemd.
● Incrementele encoders. Geeft informatie zoals positie, hoek en aantal omwentelingen, en definieert de betreffende frequentie aan de hand van het aantal pulsen per omwenteling.
● Absolute encoder. Geeft informatie zoals positie, hoek en aantal windingen in hoekige stappen, waarbij elke hoekige stap een unieke code krijgt.
● Hybride absolute encoder. De hybride absolute encoder geeft twee sets informatie uit: één set informatie wordt gebruikt om de poolpositie te detecteren met de absolute informatiefunctie, en de andere set is exact gelijk aan de uitvoerinformatie van de incrementele encoder.
Encoders die vaak in motoren worden gebruikt:
●Incrementele encoder
Direct gebruikmakend van het foto-elektrische conversieprincipe om drie sets blokgolfpulsen A, B en Z uit te voeren. Het faseverschil tussen de twee sets pulsen A en B is 90°, waardoor de draairichting gemakkelijk kan worden beoordeeld; de Z-fase is één puls per omwenteling en wordt gebruikt voor de positionering van referentiepunten. Voordelen: eenvoudige constructie, gemiddelde mechanische levensduur kan meer dan tienduizenden uren bedragen, sterke anti-interferentie, hoge betrouwbaarheid en geschikt voor transmissie over lange afstanden. Nadelen: kan geen absolute positie-informatie van de asrotatie uitvoeren.
● Absolute encoder
Er bevinden zich verschillende concentrische codekanalen in radiale richting op de cirkelvormige codeplaat van de sensor. Elk kanaal bestaat uit lichtdoorlatende en niet-lichtdoorlatende sectoren. Het aantal sectoren van aangrenzende codekanalen is dubbel, en het aantal codekanalen op de codeplaat is gelijk aan het aantal binaire cijfers. Wanneer de codeplaat zich in verschillende posities bevindt, wordt elk lichtgevoelig element omgezet naar het corresponderende signaalniveau, afhankelijk van het licht of niet, waardoor het binaire getal ontstaat.
Dit type encoder kenmerkt zich doordat er geen teller nodig is en een vaste digitale code die overeenkomt met de positie op elke positie van de rotatieas kan worden uitgelezen. Uiteraard geldt: hoe meer codekanalen, hoe hoger de resolutie. Voor een encoder met N-bits binaire resolutie moet de codeschijf N codekanalen hebben. Momenteel zijn er in China 16-bits absolute encoders verkrijgbaar.
3. Het werkprincipe van de encoder
Op een foto-elektrische codeschijf met een as in het midden zijn cirkelvormige doorgangslijnen en donkere inscriptielijnen aangebracht. Er zijn foto-elektrische zend- en ontvangstapparaten om deze te lezen. Vier groepen sinusgolfsignalen worden gecombineerd in A, B, C en D. Elke sinusgolf heeft een faseverschil van 90 graden (360 graden ten opzichte van een circumferentiële golf). De signalen C en D worden omgedraaid en over de A- en B-fasen heen gelegd, wat het stabiele signaal kan versterken. Bij elke omwenteling wordt een andere Z-fasepuls afgegeven om de nulpositie van de referentiepositie weer te geven.
Omdat de twee fasen A en B 90 graden verschillen, kan worden vergeleken of fase A vooraan of fase B vooraan staat om de voorwaartse en achterwaartse rotatie van de encoder te onderscheiden. De nulpuntsreferentiebit van de encoder kan worden verkregen door de nulpuls. De materialen van de encodercodeplaat zijn glas, metaal en kunststof. De glazen codeplaat is aangebracht op het glas met een zeer dunne gegraveerde lijn. De thermische stabiliteit is goed en de precisie is hoog. De metalen codeplaat passeert direct de gegraveerde lijn en is niet kwetsbaar. Door de dikte van het metaal is de nauwkeurigheid echter beperkt. De thermische stabiliteit is een orde van grootte slechter dan die van glas. De kunststof codeplaat is economisch en goedkoop, maar de nauwkeurigheid, thermische stabiliteit en levensduur zijn slecht.
Resolutie - encoder die aangeeft hoeveel doorlopende of donkere gegraveerde lijnen per 360 graden rotatie resolutie wordt genoemd, ook wel resolutie-indexering genoemd, of direct hoeveel lijnen er zijn, over het algemeen in indexering van 5 ~ 10.000 lijnen per omwenteling.
4. Positiemeting en feedbackregelprincipe
Encoders spelen een uiterst belangrijke rol in liften, gereedschapswerktuigen, materiaalverwerking, motorfeedbacksystemen en meet- en regelapparatuur. De encoder gebruikt een rooster en een infraroodlichtbron om het optische signaal via een ontvanger om te zetten in een elektrisch TTL-signaal (HTL). Door de frequentie van het TTL-niveau en het aantal hoge niveaus te analyseren, worden de rotatiehoek en de rotatiepositie van de motor visueel weergegeven.
Doordat de hoek en de positie nauwkeurig gemeten kunnen worden, kunnen de encoder en de omvormer worden samengevoegd tot een gesloten regelsysteem. Hierdoor wordt de regeling nauwkeuriger. Hierdoor kunnen liften, gereedschapsmachines en dergelijke zo nauwkeurig worden ingezet.
5. Samenvatting
Samenvattend begrijpen we dat encoders, afhankelijk van hun structuur, onderverdeeld worden in incrementele en absolute encoders. Beide zetten andere signalen, zoals optische signalen, om in elektrische signalen die geanalyseerd en bestuurd kunnen worden. De gangbare liften en gereedschapswerktuigen in ons leven zijn gebaseerd op de nauwkeurige afstelling van de motor. Door de terugkoppeling van het elektrische signaal via een gesloten lus is de encoder met omvormer ook een natuurlijke manier om nauwkeurige controle te bereiken.
Plaatsingstijd: 20-07-2023