+7 (495) 797-88-66

Сделать заказ
Skype Me™!
Сделать заказ

Энкодеры, счетчики импульсов, индикаторы, токосъемники, магнитные и рулеточные измерительные системы

Тип энкодера: мм.
Диаметр корпуса: Ø мм.
Диаметр вала: Ø ≥ мм.
Диаметр полого вала: Ø ≥ мм.
Максимальная частота вращения: об/мин
Интерфейс:

Показать дополнительные параметры

FAQ:




Сделать заказ

Общая информация

Купить энкодеры, датчики линейных и угловых перемещений, счетчики импульсов и индикаторы, купить, заказать, сделать заказ, приобрести

Энкодер информация

Определение энкодеров
Энкодер - это устройство для преобразования угловых или линейных перемещений в аналоговый или цифровой сигнал.

Строго говоря, в энкодере преобразовываться может как само перемещение, так и скорость такого перемещения.

Отсюда вытекают 2 основных класса энкодеров - абсолютные энкодеры и инкрементальные энкодеры.

Кроме того, энкодеры классифицируют по физическому принципу действия, а именно:

1. Оптические энкодеры.

Что означает - оптический энкодер? Это означает, что в устройстве энкодера есть источник света, приёмник, а между ними движется некий объект с прозрачными и непрозрачными для света зонами. Возможен также вариант, когда источник и приёмник конструктивно объединены в одном корпусе, а приемник ловит отраженный сигнал от регулярной структуры с хорошо и плохо отражающими зонами.

Оптические энкодеры на сегодня получили наибольшее распространение в промышленности. Это обусловлено тем, что технология их изготовления понятна, хорошо отработана и давно шагнула в страны т.н. третьего мира.

Главные плюсы оптических энкодеров - цена (вилка от 30 до 500$ ExW) и хорошее разрешение. У недорогих моделей этот показатель равен 500 - 1000 - 2000 физических рисок на оборот. В лучших образцах разрешение доведено до 10 000 рисок на оборот.



Энкодеры (информация об энкодерах)



Выбор энкодера


Основные узлы и части энкодеров

Энкодер - это сложное, высокоточное устройство, внешне представляющее из себя корпус, преимущественно, цилиндрической формы с выходящим из него валом. Внутри корпуса энкодера находится электроника, ИК-излучатель и ИК-приемник (датчик), между которыми вращается диск со специально-нанесенными метками. Диск энкодера отцентрован и установлен на вал. В конструкции высококачественных энкодеров используются прецизионные подшипники, в некоторых моделях энкодеров используются по два подшипника на вал.

Жесткий несущий корпус энкодера выполнен из литого алюминиевого сплава, отфрезерованного в соответствующих местах для высокоточной сборки, или полностью выточен из цельного куска алюминиевого сплава на высокоточных станках ЧПУ. Вал энкодера жестко фиксируется к валу двигателя (электропривода). Фиксация корпуса энкодера к корпусу электродвигателя происходит при помощи гибкого, пружинящего фланца и винтов.

Гибкий фланец необходим для гашения микро биений вала из-за рассогласованности соосности валов электропривода и энкодера, что в итоге положительно сказывается на сроке работы подшипников как электродвигателя, так и подшипников энкодера (срок эксплуатации связки двигателя и энкодера значительно увеличивается).



Устройство энкодера


Схема и работа энкодера

Оптический энкодер – основан на принципе оптического сканирования светового потока. В основе экнодера, находится вращающийся, хорошо отцентрованный диск, с расположенной на нём сеткой или так называемой матрицей (кодовым рисунком), состоящим из набора меток (рисок). Данный диск установлен между ИК-светодиодом и приемным оптическим элементом (ИК-датчиком). Обычно используются инфракрасные светодиоды (ИК-светодиод) и датчики (ИК-приемники).

В конструкции ИК-излучателя энкодеров может находится фокусирующая линза. Конструкция и схема ИК-приемника различная - в зависимости от характеристик энкодера, приемный элемент (ИК-датчик) имеет различные размеры, конструкцию, различную, так называемую, приемную ИК-матрицу детектора: количество, размер и расположение (рисунок) отверстий ИК-датчика разнообразны и широки в своем исполнении. Матрица (рисунок) ИК-датчика в энкодерах напрямую зависят от матрицы-рисунка меток (рисок), нанесенных на вращающемся диске энкодера.

Многие диски современных энкодеров содержат множество дорожек с метками (сложная матрица диска энкодера), для работы на разных скоростях вращения и в разных режимах контроля и коррекции ошибок. Для считывания сигнала с каждой дорожки матрицы диска энкодера требуется отдельное отверстие ИК-датчика.




Энкодер - внутреннее устройство

Итак, направленный световой поток, излучаемый световым элементом (ИК-светодиодом), и в некоторых случаях сфокусированный линзой, через решетку (риски, метки) вращающегося диска, падает на специальную неподвижную маску (матрицу) ИК-детектора, и, далее, попадает на приемный фотоэлемент (ИК-детектора), который создает сигнал, пропорциональный светосиле.
Вращение диска энкодера с нанесенной на него матрицей в виде меток и рисок, приводит к цикличным прерываниям светового потока, в результате чего, ИК-датчик формирует последовательность сигналов в виде синусоидальной формы (волны). Для некоторых моделей энкодеров применяются специальные корректирующие цепи устранения ошибок (коррекции ошибок), чтобы свести к минимуму ошибки детектирования световых сигналов и их корректного учета.

Далее, полученные сигналы обрабатываются электроникой внутри энкодера и преобразовываются к виду выходного сигнала энкодера для обмена информацией с внешними устройствами. Выходными сигналами энкодера могут быть как аналоговые, так и цифровые сигналы.

Цифровые сигналы на выходе энкодера формируют внешний цифровой интерфейс и отвечают спецификациям специализированных цифровых шин обмена данными между устройствами. Например, это такие цифровые шины данных как: CAN, CAN Open, ProfiBus, EtherCAT, Sercos, и тому подобные. На данный момент времени существует масса цифровых интерфейсов, но широкое распространение для промышленного использования получили около 15 типов. Тип выходного сигнала энкодера, должен совпадать с типом сигнала, применяемого в конкретной системе устройства, где применяется данный энкодер. К примеру энкодер с интерфейсом ProfiBus, не может быть применен в системах с интерфейсными шинами CAN, и наоборот.

Некоторые модели энкодеров могут работать с несколькими типами выходных сигналов (шин, интерфейсов). Энкодеры с поддержкой нескольких типов цифровых шин, могут работать в составе более широкого спектра устройств и систем, из-за возможности их более гибкой настройки. Поэтому некоторые сложные, и современные модели энкодеров оборудованы индикаторами режимов работы, и клавишами управления.



Механические преимущества энкодеров марки Kubler

Надежная конструкция на подшипниках: Safety-Lock ™ дизайн, сдвоенные подшипники, подшипники большого диаметра, высокопрочное внешнее кольцо подшипников для обеспечения стабильности в случае вибрации и устойчивости в результате неправильной установки. Простои оборудования и ремонт исключены.
Идеально для использования вне помещений благодаря цельнометаллическому герметичному корпусу. Исполнение в сильно защищённом корпусе IP 67 для работ в диапазоне температур от -40С до + 90С.



Обработка сигналов

Обработка синусоидальных сигналов происходит в специально сгенерированном электрическом цикле. Большинство контроллеров требуют квадратурных сигналов на входе. Поэтому сигналы предварительно обрабатываются непосредственно в энкодере, используя различные выходные контуры, в зависимости от применения.



Количество каналов в энкодере

Энкодеры с одним выходным каналом
Энкодеры с одним выходным каналом используют там, где не требуется датчик направления, например: контроль скорости, измерение дины.



Энкодеры с двумя выходными каналами

Энкодеры с двумя каналами применяются, где необходимо мерить направление вращения, например: позиционирование, применяются энкодеры с двумя каналами «А» и «Б» со сдвигом по фазе на 90 градусов. Измерение сдвига фазы позволяет определять направление движения.



Энкодеры с двумя выходными каналами


Энкодеры с тремя выходными каналами

Трех-канальные энкодеры, в дополнение в двум каналам «А» и «Б», содержат один дополнительный канал, по которому передается нулевой импульсный сигнал за один оборот вала. Обычно используется для калибровки машин.



Увеличение импульсов

Разрешение двуканального энкодера может быть увеличено в два или в четыре раза, используя специальный режим определения угловых скоростей.
Энкодер с физическим разрешением в 5000 импульсов за оборот, может генерировать 20000 импульсов за оборот, используя данную технологию.



Инвертированные сигналы

Энкодеры с инвертированными сигналами применяются в сильно зашумленном электрическом поле, и/или когда применяются кабели с большой диной (применяются энкодеры с комплементарными сигналами) Данные сигналы всегда доступны с выхода RS422 и из выходов с синусоидальным выходным сигналом, или опционально двухтактных выходов.



Разрешение энкодеров

Требуемое угловое или линейное разрешение, для определенных задач, определяет необходимое количество импульсов за один оборот.
Линейные перемещения сначала должны быть преобразованы в круговые, например: при помощи шпинделя.



Пример №1:

Энкодер оборудован измерительным колесом. Каждый оборот равен расстоянию в 200мм. Точность должна быть 0,1 мм. Каково требуемое разрешение?


Дано:
Длина оборота измерительного колеса U=200мм
Погрешность системы: G=0,1мм
Нужно найти: каково разрешение энкодера А=? (импульсы за один оборот)

Решение:


А=U/G= 200/0,1= 2000



Ответ:


Требуемое разрешение энкодера равно – 2000 импульсов за один оборот



Частота импульсов энкодеров

Требуемая частота импульсов может быть рассчитана как результат импульсов за один оборот деленный на максимальную скорость вращения.


Максимальная частота импульсов указывается в документации на каждый энкодер.


Обычно это 300 кГц, но она так же может быть равна частотам до 800 кГц для энкодеров с высоким разрешением.


Пример №2:

Дано:
Скорость вращения: n=300 мин-1
Разрешение энкодера: R=1000 импульсов за один оборот


Нужно найти: требуемая частота импульсов энкодера



Решение:


F max = n x A / 60



Ответ:


требуемая частота импульсов энкодера = 50кГц. Это частота может быть сравнима с максимальной частотой импульсов требуемого энкодера.




Выходы сенсора в энкодере

При использовании кабелей большой длины, значительно увеличивается их внутреннее сопротивление, что может привести к недостаточному напряжению для питания энкодера.
Используя выход сенсора в энкодере, возможно измерение уровня напряжения, и если это необходимо, осуществление увеличения напряжения.



Цифровые выходы в энкодерах

Синусоидальный сигнал из оптической системы сначала должен быть переведен в цифровой вид, чтобы принять квадратурную форму.

Чтобы передать сигналы, с двумя выходами, необходимо использовать RS422 или двухтактный протоколы.



Двухтактные выходы в энкодерах

Двухтактные выходы подключаются к картам со счетным интерфейсом, электронным счетчикам или входам PLC. Данные выходы бывают двух типов:
Двухтактные со встроенной регулировкой сопротивления
Двухтактные со встроенной регулировкой сопротивления , рекомендуется применять для кабелей с сопротивлением 40-150 Ом
Рекомендуется применять для длинных кабелей, для импульсов высокой частоты и напряжением частоты до 30В Вместе или без инверсированных (комплементарных) сигналов.



Двухтактные (7272) выходы в энкоднре:

Универсальные линейные приводы 5-30В с низким TTL уровнем (макс. 0,5В) Рекомендуется применять для кабелей длиной до 30м
Применение с инверсированными сигналами




Выходы для синусоидального сигнала в энокдере

Синусоидальные сигналы так же выступают в качестве сигналов напряжения. Они могут быть в последствии отработаны электроникой для целей оценки измерений. Из-за интерполяции двух сигналов , которые имеют сдвиг по фазе на 90 градусов, возможно достичь очень высокого разрешения. Поэтому они очень подходят для применения со сверх-медленными двигателями, например: шлифовальные машины, элеваторы, лифты и т. п.



Длина кабелей для инкрементных энкодеров

В зависимости от задач применения энкодеров, длина кабелей должна быть как можно короче, особенно в зонах, где существует высокий уровень электромагнитных шумов.
Всегда используйте экранированные кабели – экран должен быть подключен с двух сторон с энкодеру и к контроллеру. Диаметр сердечника для сигнальных кабелей должен быть больше 0,14мм2
Диаметр сердечника для силовых кабелей питания должен быть достаточно большим, в зависимости от длинны данных кабелей, рассчитан для передачи достаточного уровня сигнала.



Защита от короткого замыкания в энкодерах

Выходы энкодеров имеют защиту от короткого замыкания, при условии правильного подключения напряжения энкодера. Если выходы подключены с ошибками, например перепутаны входы 0В, или +UВ, или выходы между собой, то энкодер не будет поврежден. Как только ошибки подключения будут исправлены, энкодер снова будет готов к работе.

Преимущество:

Ошибки подключения энкодеров очень часто встречаются во время подключения и пуско-наладки промышленного оборудования, функция защиты энкодеров не позволяет им быстро выходить из строя до начала работы.



Механический узел Sendix от Kubler

Механическая передача, применяемая в энкодерах Kubler, имеет чистое оптическое сканирование, полностью не восприимчиво к магнитным полям (промышленному шуму).


Прямой привод с двойным подшипником

Применены специальные материалы для высокой стабильности работы и длительному ресурсу Специальная форма зубов шестерен для обеспечения высоких скоростей и уменьшения износа.


Запатентованная технология интеллектуального сканирования Intelligent Scan Technology ™

Весь функционал энкодера интегрирован в оптическую систему «Opto ASIC», что обеспечивает исключительную надежность.

Энкодеры с оптическим сенсором могут иметь разрешение до 41 бита.
Более того, энкодеры с технологией Intelligent Scan Technology ™ -100% не восприимчивы к магнитному промышленному шуму.



Перейти в раздел документации по продукции Кюблер (Kubler)



2. Резольверы.

Резольвер, по сути, представляет современное воплощение старого, хорошо знакомого - СКВТ - синусно-косинусного вращающегося трансформатора. На одну из обмоток которого подаётся напряжение, а с другой, ортогональной обмотки, снимается аналоговая синусоида по фазе которой можно судить о положении ротора относительно статора.

Главное достоинство резольвера в том, что он не настолько "нежен" как оптический энкодер. Ведь для правильной работы энкодера исключительно важно соблюдать зазоры между источником - диском - приёмником. Эти зазоры уходят за свои допустимые границы обычно по двум причинам. Первое - это изношенные подшипники мотора или механизма, что вызывает как радиальные, так и осевые биения на валу. Второе - проблемы связанные с установкой энкодера. Даже "небольшие" постукивания, даже деревянной киянкой, могут повредить энкодер. Такие же проблемы бывают при установке сервоприводов с уже предустановленным энкодером.

Сказанное не означает, что по резольверу можно стучать, а он будет работать и работать. Но тем не менее, его неприхотливость и "дуракоустойчивость" существенно превышают аналогичные энкодерные показатели.

По этой причине у всех приличных производителей сервомоторов в линейке существует резольверная версия обратной связи.

3. Магнитные энкодеры.

Магнитный энкодер – основан на принципе сканирования изменения магнитного поля. Магнитное поле, создаваемое вращающемся постоянным магнитом, сканируется ASIC-сенсором. Каждое угловое положение соответствует вектору поля, которое преобразуется ASIC-сенсором в инкрементальные сигналы.

Магнитный энкодер - это сравнительно новый вид датчиков обратной связи, в котором вращается магнитный диск с количеством пар полюсов типа север - юг от 2 до 50. А специальный датчик на расстоянии до 0.5 -2 мм считывает соответствующие синусоиды. Далее сигнал интерполируется, оцифровывается и направляется на устройство управления верхнего уровня.

Но большее распространение пока получили линейные, см. ниже фото, магнитные датчики перемещений.

Это связано, в первую очередь с тем, что сами по себе линейные датчики являются приборами ПРЯМОГО, непосредственного измерения перемещений, по сравнению с датчиками вращения. Это позволяет автоматически компенсировать люфты трансмиссии и прочей механики. А во-вторых магнитные датчики на фоне оптических гораздо менее чувствительны к загрязнениям внешней среды.

Подбор датчика обратной связи.

В этой ситуации большинство потребителей исходят из принципа - необходимый функционал за минимальную плату при удовлетворительной надёжности энкодера. В целом, такой подход, скорее оправдан. И такое решение, как правило, обходится в сумму 50 - 200 $. Безотносительно к тому идёт ли речь об оптическом энкодере, магнитном или резольвере.

Это наверняка будет изделие азиатского происхождения, либо европейский эконом-вариант.

В случае оборудования высокоточного (17-21 бит на оборот), высокопроизводительного (сетевые интерфейсы SSI, BiSS, EnDat, Hyperface, ProfiNet...), высокотемпературного и/или взрывозащищённого, стоимость датчика возрастает на порядок, и может составить 500 - 2500$.

С вероятностью, явно более половины, это будет изделие немецкого происхождения.

Компания Сервотехника уже 15 лет продвигает торговую марку Fritz Kübler GmbH, являясь эксклюзивным представителем в России.

За всё это время десятки тысяч энкодеров Kübler нашли своё применение как в сложных электротехнических устройствах - многоосевых манипуляторах, высокопроизводительных технологических линиях, так и в, относительно несложных, станках, конвейерах, лифтах.

Для подбора энкодера сообщите, пожалуйста, ваши требования здесь, или заполните наш опросник в начале страницы.




Купить энкодер

Купить оригинальные, качественные и надежные энкодеры у нас - это удобно и быстро, ведь решения Ваших задач - находятся в Сервотехнике!
Наши консультанты осуществят подбор, произведут необходимые расчеты и помогут определиться с подходящим выбором энкодеров для решения поставленных задач. Покупать энкодеры у нас очень просто - зайдите по указанной ссылке и опишите Ваш заказ.



Купить или заказать энкодер в Сервотехнике >>














Статьи




Компания Сервотехника
© 2004-2017 ООО «Сервотехника»
+7 (495) 797-88-66
servotechnica.ru
info@servotechnica.ru
QR-КОД компании Сервотехника