Информационный монитор |
Управляемый автономный использующий для связи или Ethernet или Wi-Fi |
hotelstartup.ru |
Энкодер представляет собой прибор, используемый для контроля технологических процессов и измерений. Устройство преобразует движение в последовательность цифровых импульсов. Последние могут быть использованы для вычисления относительных или абсолютных координат. Угловой энкодер является наиболее распространенным видом. Наряду с угловыми энкодерами на рынке измерительных устройств представлены и линейные энкодеры.
В конструкцию угловых энкодеров входят:
1) Диск, для изготовления которого как правило используются стекло или пластик. На диске имеются затемненные и прозрачные участки, которые пропускают излучение, испускаемое источником света или инфракрасными излучателями. В большинстве случаев эти прозрачные и затемненные участки расположены на дорожках диска радиально (рис. 2).
2) Оптический датчик (это могут быть фототранзисторы или фотоэлементы), который генерирует цифровые импульсы в результате прохождения или непрохождения света от источника через секции на диске, который вращает вал.
По типу конструкции энкодеры классифицируются на абсолютные и инкрементные (относительные).
Конструкция диска абсолютного энкодера показана на рисунке 2. Этот энкодер выдает числа, которые соответствуют N количеству секций на диске. Например, если на диске имеется 4 дорожки, то он будет включать в себя 16 неповторяющихся по положению участков с радиальным разрешением 22,5 градусов (360/16 = 22,5). Такое расположение затемненных и прозрачных участков позволяет получить не очень точные данные, однако является удобным для примера. Очевидно, что точность будет увеличиваться с большим количеством дорожек.
На диске с 8 дорожками можно расположить 256 участков, которые дают радиальное разрешение 1,406 градусов.
Вернемся к примеру с 4 дорожками. Наиболее распространенным числовым кодированием, которые используют абсолютные энкодеры, является бинарный или циклический двоичный код, показанный на рисунке ниже. На нем можно увидеть изображенный в форме прямоугольника диск. В нижней части этого рисунка показан преобразованный фотоэлементами свет.
Данные таблицы демонстрируют взаимосвязь углового смещения и выходных данных энкодера. Обратите внимание на то, что циклический двоичный код был подобран таким образом, чтобы от одного сектора к другому менялся только один бит.
Десятичный код |
Диапазон углов поворота (градусы) | Бинарный код | код Грея |
0 | 0–22.5 | 0000 | 0000 |
1 | 22.5–45 | 0001 | 0001 |
2 | 45–67.5 | 0010 | 0011 |
3 | 67.5–90 | 0011 | 0010 |
4 | 90–112.5 | 0100 | 0110 |
5 | 112.5–135 | 0101 | 0111 |
6 | 135–157.5 | 0110 | 0101 |
7 | 15.75–180 | 0111 | 0100 |
8 | 180–202.5 | 1000 | 1100 |
9 | 202.5–225 | 1001 | 1101 |
10 | 225–247.5 | 1010 | 1111 |
11 | 247.5–270 | 1011 | 1110 |
12 | 270–292.5 | 1100 | 1010 |
13 | 292.5–315 | 1101 | 1011 |
14 | 315–337.5 | 1110 | 1001 |
15 | 337.5–360 | 1111 | 1000 |
Когда в бинарном коде меняется больше чем один бит, появляется вероятность получения коэффициента неопределенности. Причиной этого может быть тот факт, что некоторые участки на диске были подвергнуты изменениям, а некоторые — нет.
Инкрементный энкодер (относительный) имеет более простой дизайн по сравнению с конструкцией, которую имеет абсолютный энкодер. Базовая конструкция предполагает наличие только двух дорожек на диске и двух датчиков, имеющих два выхода — A и B каналы. В некоторых случаях может быть использован и третий канал, который называется индексным. За один оборот он дает один импульс.
На рисунке 5 видно, что диск сконструирован таким образом, чтобы 1 канал опережал другие на ¼ вращения. Направление вращения определяется при помощи мониторинга соотношения импульсов, генерируемых каждым из каналов, а скорость — частоты этих импульсов.
Измерения импульсов и радиальное разрешение диска позволяют определить угол поворота. Третий канал в инкрементном энкодере может оказаться полезным для определения исходного положения энкодера и подсчета количества полных оборотов.