מקודדים - חיישני זווית סיבובית

מיקום בסוגים שונים של ציוד תעשייתי מסופק באמצעות מכשירים פשוטים למראה - מקודדים (או במילים אחרות, חיישני זווית).

מקודדים משמשים להמרת תנועה ליניארית או סיבובית לאות דיגיטלי בינארי. מקודד הוא מכשיר שהציר שלו מחובר לציר המסתובב של האובייקט הנבדק ומספק שליטה אלקטרונית על זווית הסיבוב של האחרון. על פי עקרון הפעולה, המקודדים מחולקים לאופטי ומגנטי.

על הפיר של המקודד האופטי יש דיסק עם חלונות לסירוגין סביב ההיקף, מולו יש LED ופוטוטרנזיסטור, המבטיחים היווצרות אות פלט בצורה רכבות דופק מלבניות עם תדר פרופורציונלי הן למספר החלונות והן למהירות הסיבוב של הדיסק/פיר. מספר הפולסים מציין את זווית הסיבוב.

מקודדים אופטיים זמינים כמקודדים אינקרמנטליים ומוחלטים.

למקודדים מצטברים יש דיסק לסירוגין עם חלונות רבים בגודל זהה לרדיוס הבסיס ושתי קריאות מצמדים אופטו, המאפשר לך לתקן הן את זווית הסיבוב והן את כיוון הסיבוב של הציר.ברדיוס הנוסף של הדיסק יש חלון שבירה בודד ומצמד אופטו מתאים המגדירים את עמדת ההתחלה (בית).

מומנט שלילי - מקודדים אינקרמנטליים מספקים קריאה יחסית של זווית הסיבוב, מידע לגביו לא נשמר כאשר הסיבוב נעצר. היתרונות שלהם כוללים פשטות של עיצוב (ובהתאם, עלות נמוכה) ברזולוציה גבוהה ותדירות הפעלה גבוהה.

מקודדים מצטברים בעלי עמידות מוגברת מתמקדים ביישומים תעשייתיים - בהנדסת מכונות, מפעלי גלגול, בניית ספינות, טקסטיל, הנעלה, עיבוד עץ. עבור מקודדים כאלה, הפרמטרים המכריעים הם הרזולוציה בזווית הסיבוב, יכולת עבודה בתדרים גבוהים, רמת הגנה גבוהה לעמידה בתנאי הסביבה הקשה.

דיסק עם קווים או חריצים שקוטעים את אלומת האור לחיישן האופטי. מעגל אלקטרוני חש את הפסקות האלומה ומייצר פולסי פלט דיגיטליים מהמקודד.

דיסק קידוד - מכשיר להמרת התזוזות הזוויתיות של הפיר לצורה דיגיטלית. תמונה גיאומטרית של קוד דיגיטלי מוחל על דיסק הקידוד. סמלי סיביות הקוד מיושמים במסלול קונצנטרי, והסיביות הפחות משמעותיות (פחות משמעותיות) ממוקמות קרוב יותר לפריפריה.

בהתאם לשיטת קריאת הקוד (מגע, פוטו-אלקטרי, אלקטרומגנטי, אינדוקציה, אלקטרוסטטי וכו'), התמונה הגיאומטרית של הקוד מורכבת ממוליך חשמלי ומבודד חשמלי, שקוף ואטום, מגנטי ולא מגנטי וכו'.

הנפוצים ביותר היו דיסקים קידוד עם זנים של קוד בינארי, אשר אינם כוללים התרחשות של שגיאות בעת חציית גבולות של קטעים נפרדים נפרדים, כאשר חלק מהסיביות ניתן לקרוא בצד אחד של הגבול, וחלק מהצד השני (עקב התקנה לא מדויקת של מכשירים נשלפים או עקב קוד קריאה לא בו-זמנית בזמן שהדיסק מסתובב קודים אלו כוללים את מה שנקרא קוד Fau (קוד Barker) וקוד רפלקס (קוד אפור).

כמה מקודדים סיבוביים אופטיים משתמשים בדיסק מקודד רפלקטיבי. לדיסק הזה יש חלקים מתחלפים שסופגים או מחזירים אור, ומקור האור יחד עם המקלט ממוקמים בצד אחד של הדיסק. אם יש רק מקור אור ומקלט אחד, רצף הפולסים מהחיישן מאפשר לגלות כמה צעדים הדיסק הסתובב ביחס למיקומו הקודם.

חיישן לא יכול לדעת את כיוון הסיבוב, אבל אם תוסיף זוג מקור למקלט שני, 90 מחוץ לפאזה מהראשון, אז המיקרו-בקר יוכל לקבוע את כיוון הסיבוב של הדיסק לפי הפרש הפאזות בין רכבות הדופק.

יש לזכור שכל מערכת שמזהה את הסיבוב היחסי של הדיסק אך אינה יכולה למדוד את מיקומו הזוויתי המוחלט היא מקודד אינקרמנטלי.

לקודד אבסולוטי יש דיסק לא רציף עם חלונות קונצנטריים ברדיוסים שונים שגודלם היחסי נקבע על ידי הקוד הבינארי ואשר נקראים בו-זמנית, נותן אות פלט מקודד לכל מיקום זוויתי (קוד אפור, קוד בינארי...).

במקרה זה, ניתן לקבל נתונים על המיקום המיידי של הפיר ללא מונה דיגיטלי או לחזור למיקום ההתחלתי, מכיוון שלפלט יש מילה מקודדת - «n bit», מוגנת מפני רעש חשמלי.

מקודדים אבסולוטיים משמשים ביישומים הדורשים אחסון של נתוני קלט לאורך זמן, אך הם מורכבים יותר בעיצובם ויקרים יותר.

למקודדים מוחלטים עם ממשק אוטובוס שדה יש ​​ממשק פלט לתקשורת אוטובוס שדה בהתאם לתקני CANopen, ProfiBus, DeviceNet, Ethernet, InterBus ומשתמשים בקוד בינארי כדי לקבוע את זווית הסיבוב. ממשקי התקשורת הנ"ל ניתנים לתכנות על פי מספר פרמטרים: למשל כיוון סיבוב, רזולוציית דופק לכל סיבוב, קצב העברת החיבורים.

מקודדים המותקנים על ציר המנוע מספקים ביעילות בקרת מיקום מדויקת. מקודדים כאלה מיוצרים בדרך כלל בגרסת «חור» וצימודים מיוחדים הם מרכיבים חשובים בעיצובם, המאפשרים לפצות את התגובה של פיר המנוע.

מיקום בתנאים הנ"ל מספק באופן היעיל ביותר מקודד מגנטי, שבו ההמרה של תזוזה זוויתית של הפיר לאות אלקטרוני מתבצעת ללא מגע בהתבסס על אפקט הול, אינה קשורה לסיבוב של המסוק האופטי בפנים. החיישן ומאפשר עיבוד אותות במהירויות של עד 60,000 סל"ד.

במקודד מגנטי, הסיבוב המהיר של פיר חיצוני, עליו קבוע מגנט גלילי קבוע, מורגש על ידי חיישן הול המשולב על גביש מוליך למחצה יחיד עם בקר עיבוד אותות.

כאשר הקטבים של המגנט הקבוע מסתובבים על המיקרו-מעגל עם חיישן אולם וקטור האינדוקציה המגנטי המשתנה משרה את מתח הול, המכיל מידע על הערך המיידי של זווית סיבוב הציר. המיקרו-בקר מספק המרה מהירה של מתח הול לפרמטר זווית המיקום.

האפשרות להמרה כזו ללא חיבור מכני ישיר של אלמנטי המגנט וחיישן הול היא היתרון העיקרי של מקודדים מגנטיים, מספקת להם אמינות ועמידות גבוהות ומאפשרת להם לעבוד ביעילות ביישומים מהירים הקשורים לאוטומציה תעשייתית, הדפסה, עיבוד מתכת. , ציוד מדידה ומדידה.