+7 (495) 797-88-66

Сделать заказ
Skype Me™!
Перезвонить

Энкодеры

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

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

Энкодер



Энкодер - датчик угла поворота (сокращенно: ДУП)




Энкодер

Энкодер (Encoder) (от англ. encode - преобразовывать) - это устройство (прибор, датчик) для преобразования угловых положений или линейных перемещений в аналоговый или цифровой сигнал. Другими словами энкодер - это датчик угловых или линейных перемещений.
Принцип работы энкодерного датчика заключается в преобразовании механического перемещения в электрические сигналы.

Энкодер называют датчиком обратной связи, датчиком угловых положений или преобразователь "угол-код". Энкодерный датчик формирует и сообщает устройству управления верхнего уровня код точного положения вала за единицу времени.

Энкодерные датчики имеют богатую и разнообразную историю создания. На первый взгляд простая задача - подсчет импульсов для определения угла поворота вала, создала массу оригинальных решений, образовала множество типов конструкторских решений с целью увеличения точности и надежности считывания сигналов. Разработаны сложные алгоритмы коррекции ошибок.
Разработки энкодеров велись в различных странах разными группами ученых. История создания энкодеров насчитывает более 50 лет развития. Первые энкодеры появились в начале 1960 годов. Активные работы велись в Германии. К примеру, одна из первых разработок, от одного известного немецкого производителя называлась: "Dome" или DOM (Digital Optical Measuring instrument) - Цифровой Оптический Измерительный инструмент. В процессе развития существовало множество названий данного типа изделий: фото-импульсный датчик (ФИД), датчик угловых перемещений, преобразователь фотоэлектрический, преобразователь вращения, преобразователь перемещения, датчик угла поворота (ДУП) и пр. На сегодняшний день сформировалось одно объединяющее понятие данного класса изделий с названием - ЭНКОДЕР.
Это произошло и потому, что в зарубежных - англоязычных источниках чаще всего употребляется определение "Encoder" - от английского "encode" - в нашем случае означает: преобразовывать, перекодировать, закодировать. Таким образом одним словом "ЭНКОДЕР" обозначается целый класс приборов (датчиков), который состоит из множества подтипов.

Качественный энкодер от известного производителя - достаточно надежное изделие. Срок службы современного энкодера, при правильной эксплуатации, монтаже и подключении, составляет не менее 50 000 часов, это примерно составляет 6 лет работы и более, в зависимости от конкретных условий эксплуатации датчика.



Энкодеры - конструктив



Энкодер состоит из следующих основных узлов (на картинке приведено изображение на основе оптического абсолютного энкодера):
1 - Вал энкодера
2 - Полноповоротный диск (кодовый диск) с метками (рисками)
3 - Источник света с электронной платой
4 - Приемный инфракрасный (ИК) фото-датчик
5 - Оптико-механический блок с шестернями
6 - Электронная плата с процессорами обработки сигналов и преобразователями цифрового интерфейса

Энкодер (Encoder)

Применение энкодеров

Оптические энкодеры получили наибольшее распространение в промышленности, станочном оборудовании, производственных линиях, роботизированных механизмах - везде, где требуется контролировать движение или перемещение. Это обусловлено тем, что технология изготовления энкодеров освоена, понятна, хорошо отработана и давно шагнула в страны Юго-Восточной Азии.

Области применения энкодеров

В настоящее время наиболее востребованы оптические энкодеры с полым валом - они надежны в работе, их легче устанавливать, удобнее настраивать и обслуживать.

Оптический энкодер с полым валом


Основными направлениями применения энкодеров являются:

  • Задачи и применения, связанные с измерением угловых положений
  • Позиционирование объектов, узлов, конструкций
  • Детектирование положения (позиции) объектов, узлов, конструкций в пространстве (манипуляторы, роботы, и т. п.)
  • Определение точной позиции объектов, узлов, конструкций в конвейерных системах
  • Определение углов наклона или поворота объектов, узлов, конструкций (ОПУ, направленные анатены и пр.)
  • Измерение вращательных движений (электромоторы, электроприводы и пр.)

  • Энкодеры - использование и применение



    Преимущества оптических энкодеров

    Главные плюсы оптических энкодеров - цена (затраты на эксплуатацию) и надежность работы (вилка по стоимости: от 30$ до 500$ ExW) и хорошее разрешение. У недорогих моделей этот показатель равен 500 - 2000 физических рисок (меток) на оборот. В лучших образцах энкодерных датчиков обратной связи разрешение доведено до 10 000 рисок (меток) на оборот.



    Энкодеры (принцип работы, характеристики, особенности)


    Принцип работы энкодера

    В составе современного энкодера присутствуют 3 основных элемента: источник света, вращающийся диск с рисками (метками), и примемник - детектор светового сигнала.
    Световые сигналы, генерируемые источником света, детектируются приемным световым элементом, далее подсчитываются и преобразовываются в последовательность электрических импульсов, при помощи электронных микросхем, располагающихся внутри корпуса энкодера.
    Преобразование механического углового перемещения в электрические импульсы - и является основной задачей оптического энкодера.

    Энкодеры - общая схема



    Схема и работа энкодера

    Работа оптического энкодера – основана на принципе оптического сканирования светового потока и преобразовании его в последовательность аналоговых или цифровых сигналов.
    Одним из основных элементов экнодера является вращающийся, хорошо отцентрованный диск, с расположенной на нём сеткой или, так называемой, кодовой матрицей (кодовым рисунком), состоящим из набора меток (рисок).

    У инкрементальных энкодеров метки на диске расположены последовательно, а у абсолютных энкодеров метки на диске формируют кодированные рисунки, которые делятся на сектора.
    Метки и риски на диске образовывают определенную последовательность, в которой зашифрован код. Поэтому диск энкодера еще называют - кодовым диском (или кодированным диском энкодера).
    Данный диск установлен между ИК-светодиодом и приемным оптическим элементом (ИК-датчиком), ИК-светодиод и ИК-приемная матрица направлены друг-на-друга. Обычно используются светодиоды, работающие в инфракрасном диапазоне излучения (ИК-светодиоды). Чтобы принять световой сигнал, используются инфракрасные датчики (ИК-приемники).

    Схема оптического модуля в энкодере

    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 рисунком-матрицей в виде некоторого количества дорожек, состоящих из кодированной последовательности меток (рисок), приводит к цикличным прерываниям светового потока. Нанесенная на диск метка (риска), не пропускает свет, поэтому закрывает световой поток и фоторезисторный детектор не получает световой поток на приемную матрицу (оптический сенсор). Напряжение электрического сигнала, посылаемого с приемного детектора равно нулю - "0". После некоторого вращения диска энкодера, метка (риска) перемещается, открывая тем самым щель, для следования светового потока. Световой поток попадает на светочувствительный элемент фоторезисторного детектора (оптического сенсора), формируя напряжение. Таким образом ИК-датчик (ИК-сенсор) формирует последовательность сигналов.

    Кодированные диски энкодеров

    Электрические сигналы, в свою очередь, обрабатываются операционными усилителями для выдачи в виде N-Bit-ного бинарного сигнала.
    Изменения интенсивности источника светового потока регистрируются с помощью дополнительного сенсора и компенсируются электронной схемой.

    Схема считывания сигналов в абсолютном энкодере

    Абсолютные многооборотные энкодеры имеют еще дополнительный механический узел, который представляет из себя, по сути, редуктор с минимальным механическим сопротивлением, состоящий их некоторого количества шестерен с метками.

    Оптико-механический узел многооборотного абсолютного энкодера

    Шестерни вращаются с разной скоростью. Оптические датчики сканируют метки с данных шестерен. Вал энкодера может осуществить несколько оборотов, прежде чем, шестерня с метками осуществит полный оборот в данном узле.

    Оптический узел в абсолютном многооборотном энкодере

    Реальным примером оптического узла многооборотного энкодера может служить система "Sendix" от компании Kubler (Германия).

    Шестерни оптического узла в абсолютном многооборотном энкодере

    Для некоторых моделей датчиков обратной связи применяются специальные корректирующие цепи устранения ошибок (коррекции ошибок), чтобы свести к минимуму ошибки детектирования световых сигналов и их корректного учета.

    Сигналы в энкодере

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

    Формирование сигналов в энкодере



    Обработка и преобразование сигналов в энкодере

    Энкодер - это электронное устройство, в электрической схеме которого, установлены цифровые микросхемы и процессоры, сигналы в которых представляют из себя двоичный код (Binary Code). Двоичный код еще иногда называют - бинарным кодом, производное от английского названия (Binary). Двоичный код представляет из себя определенную последовательность из нулей "0" и единиц "1". Двоичный код - это основа работы любого современного электронного устройства. В двоичном виде все цифровые значения данных состоят из нескольких отдельных битов (последовательности из нулей и единиц).

    В процессе работы энкодера, происходит процесс оптического считывания сигналов: в результате механического вращения диска, происходит постоянное изменение одного бита на другой - нули меняются на единицы, а единицы меняются на нули. Оптическое считывание происходит одновременно с нескольких дорожек (см рисунок LSB, LSB+1...). Таким образом, одновременно, могут менять свои значения сразу несколько битов.

    К примеру, при изменении значения от 3 к 4. В двоичном коде все три значения битов "011" (что равно "3"), будут переходить (изменяться) в свое противоположное состояние "100" (что равно "4"). В реальности, идеально-точная, одновременная смена сразу всех бит на противоположные - просто невозможна из-за физических микроотклонений рисунка диска энкодера потому, что невозможно создать идеальный рисунок диска без вообще, каких-либо отклонений. Любой рисунок диска (риски и метки) содержит неизбежные отклонения. Данные свойства физических отклонений рисунка меток (рисок) на диске энкодера называют - "толеранцами". В результате происходят хаотичные "перескоки" значений отдельных битов, благодаря чему, генерируются значения отдаленные от истины. Например, при изменении бинарного числа "011", могут появляться ложные значения: "000", вместо "100". К примеру, здесь образовалась ошибка в детектировании первого бита. Поэтому получено ложное значение "000", вместо "100". Разница между данными числами 4 единицы - значительна и носит не системный характер появления ошибок.

    Суть возникновения данных ошибок заключается в микро-различиях рисунка и их влияния на считывание сигналов. Какие-то биты меняют свои значения первые, какие-то вторые, и т. п... Реальные риски (метки) на диске чуть смещены относительно друг-друга. Поэтому могут возникать паразитные или ложные и безсистемные значения кода, которые требуется исключать для получения корректных данных при оптическом считывании дисков.

    Типы сигналов энкодеров - бинарный код

    Алгоритмы коррекции ошибок в энкодере

    При определенных условиях, в процессе считывания, могут возникать хаотичные, не синхронные ошибки (появление ошибочных кодов), при одновременном сканировании различных оптических дорожек вращающегося диска энкодера. Из-за данных ошибок, вычисляемая энкодером позиция, может быть не верна. Поэтому применяют специальные алгоритмы коррекции ошибок.

    Код Грея

    Одним из классических алгоритмов коррекции сигналов (ошибок) в энкодере является применение, так называемого "кода Грея".
    Код Грея (Gray Code) — представляет из себя двоичный код (бинарный код), в котором две «соседние» кодовые комбинации различаются только цифрой в одном двоичном разряде.

    Соответствие десятичных чисел, двоичному коду и коду Грея

    Двоичное кодирование (бинарный код) Кодирование по методу Грея (Код Грея)
    Десятичный код
    Двоичное значение Шестнадц. значение Десятичный код Двоичное значение Шестнадц. значение
    0 0000 0h 0 0000 0h
    1 0001 1h 1 0001 1h
    2 0010 2h 3 0011 3h
    3 0011 3h 2 0010 2h
    4 0100 4h 6 0110 6h
    5 0101 5h 7 0111 7h
    6 0110 6h 5 0101 5h
    7 0111 7h 4 0100 4h
    8 1000 8h 12 1100 Ch
    9 1001 9h 13 1101 Dh
    10 1010 Ah 15 1111 Fh
    11 1011 Bh 14 1110 Eh
    12 1100 Ch 10 1010 Ah
    13 1101 Dh 11 1011 Bh
    14 1110 Eh 9 1001 9h
    ... ... ... ... ... ...

    Основное отличие кода Грея от стандартной бинарной системы (или двоичной системы) представления кода, заключается в свойстве непрерывности бинарной комбинации. Базируясь на принципе двоичного исчисления, суть алгоритма Грея заключается в том, что принимаются новые значения для обычных битов, вводятся понятия: старший разряд (бит) и инверсия (*инверсия - изменение значения на противоположное).

    В результате двоичный код создается по новым правилам, приобретая свойство непрерывности формирования кода:
    - старший разряд остается без изменений
    - каждый последующий разряд инвертируется, если предыдущий разряд исходного двоичного кода равен единице

    Данный код, может быть образно представлен как результат сложения по модулю два, исходной комбинации двоичного кода, с такой же комбинацией, но сдвинутой на один разряд вправо, при том, крайний правый разряд сдвинутой комбинации не учитывается (отбрасывается).
    Погрешность считывания кода, в данном случае, заключается только в некоторой временной задержке формирования этого кода.
    Таким образом, код Грея, представляет из себя, так называемый, одношаговый код, благодаря которому, при переходе от одного числа к другому изменяется только один бит. Данное свойство сохраняет непрерывность формирования кода и полностью исключает появление паразитных кодов.

    Данный алгоритм коррекции ошибок (Грей код) предлагает другие дополнительные преимущества при обработке сигналов энкодера:

  • Возможность зеркального предоставления информации кода. Инверсия старшего бита влечет изменение направления счета, таким образом, очень просто определять направление вращения вала энкодера.
  • Сформированные значения кода могут быть как возрастающими, так и спадающими при одном и том же физическом направлении вращения вала энкодера.
  • Закодированные числовые данные, выраженные через код Грея, напрямую не несут информации об угловом физическом положении вала энкодера, поэтому необходимо перекодирование кода Грея в бинарный - двоичный вид.
    Преобразование кода Грея в бинарный код, внутри энкодерного датчика, осуществляется при помощи, так называемого, декодера "Грей-Бинар". Декодер "Грей-Бинар" реализовывается аппаратно (схема встроена в микрочип на плате энкодера) и состоит из цепи правильной логики, исключающей элементарную логическую операцию "ИЛИ" (XOR) на аппаратном и программном уровне.

    Энкодеры и алгоритм коррекции ошибок - код Грэя

    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 наиболее широкое распространение для промышленного использования получили около 15 типов.
    Тип выходного сигнала, 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.

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

    Аналоговые сигналы энкодеров

    Некоторые модели энкодерных датчиков 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 органами управления для переключения режимов работы.


    Основные узлы и части энкодеров

    Наиболее распространенным типом современных энкодеров является - оптический энкодер.

    Энкодер оптический - это сложное, высокоточное устройство, внешне представляющее из себя корпус, преимущественно, цилиндрической формы с выходящим из него валом (возможны различные исполнения вала: выступающий вал различного диаметра, полые валы различной конструкции).

    Устройство энкодера

    Внешний корпус энкодера

    Внешний корпус энкодерного устройства может быть выполнен из алюминиевого сплава, силумина, или пластика. Жесткий несущий корпус энкодера выполнен из литого алюминиевого сплава, отфрезерован в соответствующих местах для высокоточной сборки, или полностью выточен из цельного куска алюминиевого сплава на высокоточных станках ЧПУ.
    Во множестве применений от крышки корпуса энкодера требуется полная герметичность конструкции, поэтому корпус сажают на специальные уплотнительные кольца из резины или каучука.

    Данное решение придает отличную герметичность энкодеру, защищает внутренние элементы от проникновения влаги, пыли, иных мелкодисперсных частиц, что положительно отражается на полезном сроке работы энкодера.
    Вал энкодера фиксируется к валу двигателя (электропривода)через муфту для моделей с прямым валом. Фиксация корпуса энкодера к корпусу электродвигателя происходит при помощи гибкого, пружинящего фланца и винтов.

    Выбор энкодера

    Внутри корпуса оптического энкодера находится электроника, ИК-излучатель и ИК-приемник (датчик), между которыми вращается диск со специально-нанесенными метками. Кодовый диск идеально отцентрован и установлен на вал. В конструкции высококачественных энкодеров используются прецизионные подшипники, в некоторых моделях энкодеров используются по два подшипника на вал.

    Энкодер - устройство

    ИК-излучатель в оптическом энкодере
    ИК-излучателем современного энкодера - является инфракрасный светодиод. В конструкции ИК-излучателя энкодеров может находится фокусирующая линза.

    Инфракрасный светодиод энкодера

    ИК-светодиод может иметь различную конструкцию и мощность в зависимости от модели энкодера. ИК-светодиод является источником света в энкодере, устанавливается на против приемной матрицы-датчика.

    Инфракрасный светодиод внутри корпуса энкодера

    Фотодиодный светоприёмник (ИК-приемник) в оптическом энкодере
    Конструкция и схема ИК-приемника (фотодетектора) 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.

    Инфракрасный фотодатчик энкодера



    Светоприемные сенсоры (ИК-фотодатчики) энкодеров имеют множество отверстий, в каждом находится светочувствительный элемент, который изменяет напряжение при попадании на него светового потока. Каждый современный энкодер имеет несколько дорожек - каналов считывания. Они образуют некую "матрицу считывания" световых потоков и расположены практически по всей поверхности светоприемного детектора.
    Данные каналы обычно обозначают буквами: "А" - канал, "B" - канал, "Z" - канал, и т. д. На каждый канал выделяется по 2 отдельных сенсора (по 2 отверстия в детекторе) для минимизации ошибок при оптическом считывании.


    Инфракрасный фотодатчик энкодера схема подключения


    Вращающиеся диски в оптическом энкодере

    В оптических энкодерах имеется главный механический элемент - вращающийся диск энкодера или, так называемый "кодовый диск энкодера". Он хорошо отцентрован и закреплен на полноповоротном валу. В основном, кодовые диски энкодеров бывают трех типов:

  • Кодовый диск для инкрементального энкодера. Характеризуется последовательным расположением нанесенных на поверхность или вырезанных одинаковых рисок/меток. На диске присутствует одна основная дорожка, а также имеются вспомогательные метки - так называемые "стартовые метки".
  • Кодовый диск для абсолютного энкодера. Характеризуется наличием нескольких оптических дорожек A, B, Z-дорожка, ... и т. д. Количество дорожек: 3, 4, 5, ... и более. Метки имеют различную длину и образуют в результате группы кодовых секторов: 1, 2, 3, 4-сектор..., и т. д. Диск преимущественно изготавливается из высококачественного прозрачного стекла.
  • Кодовый диск виртуально-абсолютного энкодера содержит несколько дорожек. Метки (риски) имеют разную длину и определенную последовательность. В последовательности меток зашифрован код положения вала. Количество дорожек, обычно больше, чем у инкрементального, но меньше, чем у диска абсолютного энкодера.
  • Типы оптическких дисков в энкодерах

    Диски инкрементального и абсолютного энкодеров - принципиально различаются по типу нанесенного рисунка на нем.
    Диск инкрементального энкодера содержит последовательно расположенные метки (риски). Важным элементом являются, так называемые - стартовые метки, которые определяют начало нового цикла вращения диска инкрементального энкодера.

    Диск инкрементального энкодера

    Диски современных абсолютных датчиков угловых положений содержат множество дорожек с метками (сложный рисунок-матрица диска), для работы на разных скоростях вращения и в разных режимах контроля и коррекции ошибок. Для считывания сигнала с каждой дорожки матрицы диска требуется отдельное отверстие ИК-датчика.

    Диск абсолютного энкодера



    Коллиматорная маска в оптическом энкодере

    В оптических энкодерах присутствует коллиматорная маска. Коллима́тор — устройство для получения параллельных пучков/лучей света. Энкодерная маска направляет свет на необходимые области приемного ИК-фотодетектора. В результате повышается стабильность оптического сканирования.

    Маска энкодера



    В зависимости от типа энкодера и количества приемных фотоэлементов ИК-детектора, коллиматорная маска может иметь различное расположение и количество отверстий.

    Коллиматорная маска энкодера




    Типы и виды энкодеров


    Различают следующие типы энкодеров:

  • Инкрементные энкодеры магнитные
  • Инкрементные энкодеры оптические
  • Абсолютные энкодеры магнитные
  • Абсолютные энкодеры оптические однооборотные
  • Абсолютные энкодеры оптические многооборотные
  • Аналоговые энкодеры магнитные
  • Аналоговые энкодеры оптические
  • Резольверы

  • Как видно из приведенных типов - энкодеры бывают магнитными и оптическими.
    Физический процесс, позволяющий осуществить преобразование угла или перемещения в электрический сигнал может быть реализован на основе оптического сканирования сигнала, тогда энкодер относится к оптическому типу.

    Процесс, позволяющий осуществить преобразование угла или перемещения в электрический сигнал, реализованный на основе магнитного считывания сигнала, определяет энкодер к магнитному типу.

    Резольвер – датчик угловых перемещений на основе вращающихся трансформаторов. Как правило, к "резольверам" название "энкодер" не употребляется.


    Современные энкодеры делятся на несколько типов, которые можно разделять по различным признакам. Энкодеры можно разделить по следующим основным факторам:
    - по типу установленного вала
    - по физическому принципу работы
    - по типу преобразования сигналов
    - по циклу оборотов работы энкодера
    - по количеству каналов энкодера
    - по типу выходных интерфейсов энкодера
    - по количеству цифровых интерфейсов
    - по степени пыле-влагозащищенности
    и пр.

    Типы энкодеров

    В энкодерах может преобразовываться как само перемещение, так и скорость такого перемещения.

    Отсюда исходят 2 основных класса энкодеров:

  • Инкрементальные энкодеры
  • Абсолютные энкодеры

  • Энкодеры и их типы


    Инкрементальный энкодер
    Инкрементальный энкодер

    Инкрементальные (инкрементные) энкодеры (импульсные энкодеры) Incremental Encoders (eng.) - это устройства подсчета количества импульсов от точки отсчета на единицу оборота вращения вала. Они генерируют последовательный импульсный цифровой код, содержащий информацию относительно угла поворота вала. То есть основная задача инкрементального энкодера - считать единичные импульсы за цикл, равный одному обороту диска.
    Импульсы в инкрементальном энкодере формируются при помощи вращения диска с метками. Отсчет одного оборота определяется так называемыми стартовыми метками. Стартовыми метками являются референтные метки на вращающемся диске инкрементного энкодера, которые определяются импульсным энкодером сразу после включения в режим работы.
    Разрешение инкрементальных энкодеров измеряется в импульсах за оборот (pulses per revolution, ppr).

    Принцип работы инкрементального энкодера
    В состоянии отсутствия вращения у инкрементального энкодера на выходе формируется логическая единица. В начале вращения инкрементального энкодера в любую сторону, сначала к земле подключается один вывод, а затем, к земле подключается - другой вывод, формируя таким образом - ноль. Далее, при вращении энкодера, эти выводы по очереди, отключаются от земли, и на выходах опять образуется логическая единица. Цикл повторяется. Таким образом в инкрементальном энкодере формируется последовательность нулей и единиц.

    Определить направление поворота инкрементального энкодера можно по тому, какой из выводов первый подключился к земле. Подсчет полных циклов работы энкодера, осуществляется при помощи подсчета (сложения) количества сигналов, формируемых за счет вращения диска.

    У инкрементального энкодера цифровые значения сигналов образуют всего четыре состояния:

    а) Две единицы: "1" и "1"
    б) Ноль и единица: "0" и "1"
    в) Ноль и ноль: "0" и "0"
    г) Единица и ноль: "1" и "0"


    Три состояния, которые не равны единицам, являются промежуточными значениями, в них инкрементальный энкодер имеет неопределенные значения, поэтому разрешение инкрементального энкодера относительно невысоко, в силу данной принципиальной особенности инкрементального энкодера.
    В современных моделях микроконтроллеров инкрементальных энкодеров реализована функция расчета углового положения (поворота) вала энкодера с помощью таймера, у которого имеются отдельные входы. Таймер считает на аппаратном уровне (функция встроена в микросхему), на сколько сигналов и в какую сторону был повернут диск энкодера, таким образом энкодер формирует подсчитанное значение. Другими словами, счетчик инкрементирует, то есть подсчитывая, складывает числа, прибавляя данные, полученные при подсчете сигналов и значений таймера за один оборот диска - от сюда название "инкрементальный" энкодер.

    По изменениям данного числа можно определить, на какое количество сигналов был повернут вал энкодера. По данному количеству сигналов и определяют угол поворота вала, или так называемое: "угловое положение" вала энкодера.


    Энкодеры инкрементальные, более подробно >>




    Абсолютный энкодер
    Абсолютный энкодер

    Абсолютные энкодеры (абсолютные датчики углового положения) Absolute Encoders (eng.) - это датчики положения, которые подсчитывают число уникальных цифровых кодов за единицу вращения диска и служат для измерения основных кинематических параметров работы электропривода: скорости и положения вала. Другими словами: основная задача абсолютного энкодера считать последовательности кодов (или так называемые состояния) за цикл вращения диска энкодера.

    Принцип работы абсолютного энкодера
    Весь диск абсолютного энкодера разделен на определенное количество секторов. Этим секторам присвоены определенные значения. Абсолютный энкодер, при вращении вала, считывает данные сектора, формируя определенный индивидуальный (или абсолютный код), данный код формируют индивидуальные последовательности меток или рисок, нанесенные на диске энкодера. Считывание сигналов происходит при помощи фотоэлемента (приемной матрицы).

    По причине формирования полного (то есть "абсолютного") индивидуального значения (кода), данный тип энкодера и называется - "абсолютным".

    В силу данной особенности у абсолютного энкодера всегда можно определить, на какой угол относительно нулевого сектора повернут диск энкодера в каждый конкретный момент, так как, при любом повороте диска абсолютный энкодер выдает индивидуальные значения номеров секторов. Достигнув максимального значения, абсолютный энкодер, переходит снова в значение "ноль", и, процесс расчета углового положения, повторяется заново.

    Если вал абсолютного энкодера вращается в другую сторону, то устройство начнет формировать значения (коды) в обратной последовательности, таким образом, можно четко определить направление вращения вала энкодера.

    За единицу вращения диска (цикл) абсолютного энкодера может быть принят как один оборот диска, так и два оборота диска, или иное количество оборотов, в зависимости от типа и модели энкодера.
    Таким образом определяются два типа абсолютных энкодеров, цикл работы которых различен: в одном случае цикл формирования кодов происходит за один оборот вращения диска, в другом случае, цикл формирования кодов происходит за несколько оборотов вращения дисков в специальном механическом узле. Исходя из данного принципа: абсолютные датчики измерения положений бывают однооборотными и многооборотными.

    Абсолютные однооборотные энкодеры
    Абсолютный одно-оборотный энкодер (Single-Turn Encoder) - это датчик углового положения, который подсчитывает число уникальных цифровых кодов за один оборот вращения диска (360 градусов).

    Абсолютные многооборотные энкодеры
    Абсолютный много-оборотный энкодер (Multi-Turn Encoder) - это датчик углового положения, который подсчитывает число уникальных цифровых кодов за несколько оборотов вращения диска (более чем 360 градусов). Многооборотный энкодер содержит датчики, где дополнительно к измерению угла поворота в пределах одного оборота также происходит регистрация количества оборотов с помощью дополнительно встроенного передаточного механизма, то есть своего рода редуктора из нескольких кодовых оптических дисков, образуя, таким образом, многооборотный энкодер. (Подробнее см. узел "Sendix от Kubler")

    Механический узел многооборотного энкодера


    Энкодеры абсолютные, более подробно >>




    Преимущества абсолютных энкодеров

    Преимуществом абсолютных энкодеров является более точное определение углового положения вала в любой момент функционирования системы, где он установлен.
    В связи с тем, что все цифровые коды, генерируемые абсолютным энкодером, уникальны, определить текущую координату линейного перемещения или углового положения контролируемого объекта сразу же после включения энкодера - не составляет труда и без использования реферетной метки (как в случае с инкрементальным энкодером). В момент включения абсолютного энкодера на выходах датчика появляется код из цифр. Он и является обозначением текущего положения угла поворота вала энкодера.


    Различия инкрементальных и абсолютных энкодеров

    Инкрементальные энкодеры - считывают импульсы, абсолютные энкодеры - считывают так называемые состояния - последовательность кодов. Данное свойство определяет принципиальное различие между инкрементальным и абсолютным типом энкодеров.

    Инкрементные энкодеры имеют одинаковые метки на диске, которые распределены по диску равномерно. Так же на диске инкрементального энкодера расположены так называемые референтные или стартовые метки, которые задают начало и конец отсчета импульсов в цикле работы инкрементного энкодера.

    Абсолютный энкодер имеет уникальную комбинацию меток (рисок) на диске для каждого углового положения вала. Благодаря более сложной комбинации меток на диске абсолютного энкодера достигается широчайший спектр уникальных значений кода на выходе энкодера, что позволяет определять положение вала наиболее точно.

    Абсолютные энкодеры наиболее точны в определении угловых положений вала.

    Инкрементальные энкодеры преимущественно просты и дешевы в своем исполнении. Исключения могут составлять лишь изделия в специсполнении, например: взрывозащищенное исполнение.

    Абсолютные энкодеры - намного более сложные устройства, в которых проистекает масса быстрых и высокоточных процессов. Вместе с тем, в конструкции абсолютных энкодеров, могут быть установлены различного рода дополнительные механические устройства и дополнительные узлы считывания и формирования данных. Более того, современные образцы высокотехнологичных энкодеров могут иметь корректирующие цепи устранения погрешностей замера импульсов.

    По сравнению с инкрементальными использование абсолютных энкодеров позволяет решать значительно более широкий круг задач, так как измерения производятся не при помощи фиксации импульсов, а специальными цифровыми кодами.



    Различия типов энкодеров по физическому принципу


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

  • Оптические энкодеры
  • Магнитные энкодеры
  • Магнито-резистивные энкодеры

  • Оптические энкодеры

    Оптический энкодер - это датчик угловых положений, основанный на источнике света (ИК-светодиод), и приемном ИК-элементе, между которыми вращается некий объект (диск) 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.


    Энкодер оптический - внешний вид


    Оптические технологии предлагают ряд классических способов для построения энкодера - датчика угловых положений, представляющего информацию о движении, положении или направлении, либо непосредственно в цифровой форме, либо генерирующего последовательность импульсов, из которой после оцифровки формируется аналоговый и/или цифровой код.
    На базе оптических датчиков создаются датчики линейных и угловых перемещений. Точности таких датчиков могут быть от 1 мкм до 1 мм при длине измерительной базы от 8 мм до 3 м. Датчики угловых перемещений могут иметь от 100 до 10 000 маркеров на один оборот, то есть разрешение может быть до 5 минут.


    Магнитные энкодеры

    Магнитный энкодер - это датчик, фиксирующий цикл прохождения магнитного полюса вращающегося магнита, расположенного поблизости от чувствительного элемента. Данные магнитного энкодера на выходе имеют вид цифрового кода.

    Энкодеры магнитные


    Работа магнитного энкодера основана на принципе сканирования изменений магнитного поля. Магнитное поле, создаваемое вращающемся постоянным магнитом, сканируется ASIC-сенсором. Каждое угловое положение соответствует вектору поля, которое преобразуется ASIC-сенсором в инкрементальные сигналы.

    Энкодеры - магнитный тип

    Энкодеры - магнитный тип


    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. Специальный магнитный датчик на расстоянии до 0,5 - 2 мм считывает соответствующие синусоиды. Магнитный сенсор следует вдоль магнитной линейки. Во время перемещения, магнитный сенсор считывает количество изменений полярности на магнитной линейке. Далее сигнал интерполируется, оцифровывается и направляется на устройство управления верхнего уровня. Современные магнитные энкодеры могут быть выполнены с разрешением рисунка магнитных полюсов до 0,005 мм. Максимальная длина магнитной линейки может быть до 90 м.

    Наибольшее распространение пока получили линейные 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. Во-вторых, магнитные датчики на фоне оптических, гораздо менее чувствительны к загрязнениям внешней среды. Магнитные энкодеры просто устанавливаются, их можно быстро откалибровать. Магнитная система не восприимчива к вибрации, может выдерживать значительные удары / биения.


    Магнито-резистивные энкодеры

    Магниторезистивный энкодер - это датчик, фиксирующий изменения значений тока, протекающего через катушку, в следствии изменения угла поворота вала энкодера.

    Физический принцип работы магнитных энкодеров основан на так называемом эффекте Холла (эффект открыт в 1879 году Э. Холлом.). Суть данного эффекта заключается в том, что разность потенциалов возникает лишь при помещении проводника постоянного тока в область магнитного поля.


    Принцип работы магнитного энкодера


    Таким образом конструкция магнито-резистивного энкодера состоит из катушки, помещенной в магнитное поле, катушка закрепляется на вращающемся валу.
    При вращении катушки ее витки изменяют свое положение относительно магнитного поля: расположение витков вращающейся катушки становится то параллельно магнитному полю, то - перпендикулярно; соответственно, ток в катушке изменяется относительно углового положения вала, на котором закреплена данная катушка. Другими словами, протекающий через катушку ток - изменяетcя в зависимости от угла поворота вала энкодера.




    Резольверы

    Резольвер - это датчик угла положения на основе вращающегося трансформатора. Резольвер, по сути, представляет современное воплощение старого, хорошо знакомого - СКВТ - синусно-косинусного вращающегося трансформатора. Резольвер имеет входную возбуждающую обмотку, на которую подается внешний сигнал (напряжение) с высокой частотой (единицы или десятки килогерц). С другой ортогональной обмотки снимается аналоговая синусоида по фазе, по которой и можно судить о положении ротора относительно статора.
    Резольвер, по сути, принадлежит к классу энкодеров, однако, на практике, в отношении резольверов не употребляют название "энкодер".


    Резольвер принципиальная схема



    Резольвер внешний вид


    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 подшипники ротора резольвера, 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.



    Типы валов в энкодерах

    Конструктивно энкодеры могут быть исполнены как с прямым валом, так и с полым валом.

    Энкодер с прямым шлицевым валом:

    Энкодер с прямым валом



    Энкодер с полым валом:

    Энкодер с полым валом

    Модели с полым валом имеют ряд преимуществ по сравнению с моделями с прямым валом:
    - Энкодер с полым валом экономит до 30% стоимости. Экономия достигается за счет применения меньшего количества деталей и частей.
    - При установке, модели энкодеров с полым валом, экономят до 50% занимаемой площади, из-за меньшей меньшей глубины фиксации вала энкодера
    - Энкодеры с полым валом более просты в установке.


    Благодаря вышеперечисленным преимуществам энкодеры с полым валом приобретают наибольшее распространение.

    Энкодеры с полым и обычным валом



    Установка и монтаж энкодеров


    Типы установки и монтажа энкодеров с прямым валом:

    Типы установки и монтажа энкодеров с прямым валом



    Типы установки и монтажа энкодеров с полым валом:

    Типы установки и монтажа энкодеров с полым валом



    Метод крепления и монтажа энкодеров

    Метод крепления и монтажа энкодеров



    Гибкие фланцы для крепления энкодеров

    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).

    Гибкий фланец для установки энкодера

    Варианты установки энкодера



    Пружинные фланцы для крепления энкодеров (Encoders Torque Stops)

    Установка энкодера при помощи различных конструкций гибких фланцев имеет большое значение для точности работы энкодера. Несоосность и микробиения вызывают рост ошибок при считывании сигналов энкодерами.

    Несоосность при установке энкодера

    Возможные ошибки в точности считывания из-за элементов сопряжения

    Существует две основных проблемы механической природы, в результате которых страдает точность считывания сигналов в энкодере.

    1. Отклонения в считывании сигнала, получающиеся в результате вибрации в узле сопряжения (муфты) вала энкодера (в частности, подшипников вращающегося вала энкодера).
    Это отклонение в точности считывания обуславливается в передаваемом крутящем моменте (рассогласование подшипников и влияние инерционного момента масс) и постоянной механической силы воздействия от пружинящего фланца.

    Максимальная ошибка (в градусах) равна отношению максимального крутящего момента (Ncm) к постоянному пружинящему усилию (Ncm/Градус).

    Следующая таблица показывает отношение между разрешением энкодера в Битах и минимальным приростом в угловых градусах.

    Таблица соотношений между разрешением энкодера в Битах и минимальным приростом в угловых градусах



    2. Отклонения в точности, вызванные радиальным зазором приводного вала энкодера в результате асимметричной установки узла сопряжения (муфты).
    Нет никакой разницы в узле сопряжения между муфтой (всех типов), установленной продольно-симметричным образом вокруг вала, и асимметрично-установленной муфтой, всех типов гибких фланцев и держателей.
    Отклонения, вызванные не симметричной установкой узла сопряжения валов (муфты, держатели и т. п.), могут возрастать из-за радиальных перемещений (биений) несущего вала (радиальные смещения вала энкодера), образующихся в системе сопряжения валов. Эти отклонения зависят от величины радиального смещения и расстояния от приводного вала, до точки, на которой расположен пружинный фланец.


    В приведенной таблице показаны графики максимально допустимого радиального отклонения при монтаже энкодеров на гибких фланцах с одной точкой крепления:

    Гибкий фланец для установки энкодера



    Пример установки энкодера с двух-лепестковым гибким фланцем:







    Подключение энкодеров

    В процессе подключения энкодера, необходимо обязательно учитывать следующие основные факторы:
    - Каково устройство сопряжения / контроллер, к которому будет подключаться энкодер
    - Расстояние от энкодера до принимающего устройства
    - Уровень чувствительности к помехам, электрическому шуму или иным дестабилизирующим работу оборудования факторам


    Схема подключения энкодера через интерфейс RS422 (TTL)


    Энкодеры - подключение



    Схема подключения энкодера через RS485 (half-duplex) интерфейс (TTL)
    Интерфейс RS485 является асинхронным. Режиме работы "half-duplex" одновременный прием и передача сигналов невозможны. Передача данных осуществляется при помощи ESC-команд. Данный вариант подключения рассчитан на прямое сопряжение двух устройств.
    Имеются модели энкодеров со встроенным согласующим фиксированным сопротивлением (Rt).
    Стандарт EIA-485 предписывает использование согласующих сопротивлений на каждом конце дата кабеля.

    Энкодеры - подключение



    Схема подключения энкодера "Push-Pull" без инверсии сигнала


    Энкодеры - подключение



    Схема подключения энкодера "Push-Pull" с инверсией сигнала


    Энкодеры - подключение



    Схема подключения энкодера - параллельный выход
    Данный метод подключения обеспечивает очень быструю передачу данных. Все биты позиции энкодера передаются одновременно, каждый по отдельному каналу.

    Энкодеры - подключение



    Схема подключения энкодера SIN-COS интерфейсом

    Энкодеры - подключение

    SIN-COS сигналы интерфейса энкодера

    Энкодеры - подключение



    Схема подключения энкодера через SSI (Synchronous Serial Interface) интерфейс
    В сравнении с параллельным интерфейсом подключения энкодера, интерфейс подключения SSI требует меньшего числа компонентов и характеристики EMC значительно лучше. В дополнение требуется меньше соединительных каналов, плюс возможная длина кабеля - значительно больше.

    Энкодеры - подключение



    Передача данных через SSI (Synchronous Serial Interface) интерфейс

    Энкодеры - подключение



    Схема подключения энкодера через аналоговый 4...20 мА интерфейс

    Энкодеры - подключение



    Схема подключения энкодера через BiSS интерфейс

    Энкодеры - подключение




    Длина кабелей для подключения 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 для исключения влияния внешних помех – экран должен быть подключен с двух сторон к 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.


    Длина кабелей для инкрементных энкодеров

    Максимально-допустимая длина кабелей для инкрементальных энкодеров



    Длина кабелей для абсолютных энкодеров

    Максимально-допустимая длина кабелей для абсолютных энкодеров




    Цветовая маркировка электропроводов в энкодерах согласно стандарту DIN IEC 757


    Цветовая маркировка электропроводников подключения внешнего интерфейса в энкодерах зарубежного производства осуществляется в соответствии со стандартом DIN IEC 757.


    Цветовая маркировка проводов энкодеров


    BK - Black - Черный
    BN - Brown - Коричневый
    RD - Red - Красный
    OG - Orange - Оранжевый
    YE - Yellow - Желтый
    GN - Green - Зеленый
    BU - Blue - Голубой
    VT - Violet - Фиолетовый
    GY - Grey - Серый
    WH - White - Белый
    PK - Pink - Розовый
    GD - Gold - Зеленый
    TQ - Turquoise - Бирюзовый
    SR - Silver - Серебристый



    Степени защиты IP для энкодеров


    Классификация исполнения защиты IP в соответствии со стандартом EN 60529 определяет насколько энкодер защищен от внешнего воздействия. Аббревиатура IP состоит из двух цифр. Первая цифра обозначает защиту от частиц, вторая цифра обозначает уровень защиты от воды (влаги).

    Классификация степеней защиты IP для энкодеров


    Защита от частиц (первая цифра в аббревиатуре IP):
    0 - Не защищено
    1 - Защищено от частиц 50 мм или больше
    2 - Защищено от частиц 12,5 мм или больше
    3 - Защищено от частиц 2,5 мм или больше
    4 - Защищено от частиц 1,0 мм или больше
    5 - Защищено от грязи
    6 - Грязенепроницаемое исполнение


    Защита от воды (вторая цифра в аббревиатуре IP):
    0 - Не защищено
    1 - Защищено от попадания вертикально направленных частиц воды
    2 - Защищено от попадания вертикально направленных частиц воды с углом поворота до 15 градусов
    3 - Защищено от попадания распыляемой жидкости
    4 - Защищено от попадания капель жидкости
    5 - Защищено от попадания струй воды
    6 - Защищено от попадания мощных струй воды
    7 - Защищено от временного попадания под воду 8 - Защищено от продолжительного попадания под воду 9K - В соответствии со стандартом DIN 40050 / Часть 9: защищено от воды под высоким давлением и направленных потоковых струй для очистки




    Подбор энкодера (датчика обратной связи)

    Особенности выбора энкодера

    При подборе энкодеров необходимо учитывать следующие важные характеристики:

    - Количество импульсов на оборот вращения диска энкодера (обычно: от 1 до 5000 импульсов)
    - Количество/разрядность бит для абсолютных энкодеров (обычно: 10, 12, 13, 25 Bit)
    - Тип вала: вал с прямой осью или полый вал
    - Диаметр осевого вала в мм или диаметр отверстия в мм под вал в случае полого вала
    - Тип фланца на валу под шпонку
    - Тип выходного сигнала (HTL, TTL, RS422, двоичный код и код Грея, SSI, Profibus DP, CAN…)
    - Напряжение питания энкодера
    - Необходимая длина кабеля и тип разъёма энкодера
    - Дополнительные требования по крепежу энкодера (наличие муфты, монтажного фланца, крепёжной штанги и др.).

    Учет массы параметров при выборе энкодера определяет данную задачу как сложную, поэтому мы рекомендуем обращаться за консультацией к специалистам нашей компании.

    При выборе энкодера 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 и покупки энкодера сообщите, пожалуйста, ваши требования здесь, или заполните наш опросник в начале страницы.



    Энкодеры - особенности выбора, более подробно >>





    Энкодеры их разработки и производство от Kubler (Кюблер)

    Производство энкодеров - сложный и высокотехнологичный процесс. Так сложилось, что одни из первых разработок энкодерных датчиков зарождались в Германии более 50-ти лет назад. Некоторые компании успешно работают и в настоящее время. Ярким примером инновационной компании в области энкодерной техники является - Kubler (рус.: Кюблер).

    Современная разработка и производство энкодеров

    Kubler - является одним из ведущих разработчиков и производителей энкодеров. Официальный сайт головной компании: www.kuebler.com. Компания образована в 1960 году. В разработку инновационной продукции инвестируется более 10% от оборота компании. Компания входит в ТОП 100 инновационных компаний Германии. Продукция компании реализуется в более чем 50 стран по всему миру.


    Производство энкодеров - глобальный лидер в области разработок и производства энкодеров: компания Kubler GmbH (Кюблер)





    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.



    Количество каналов в энкодере

    Энкодеры с двумя выходными каналами

    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.

    Энкодеры с тремя выходными каналамиа




    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 = 50 кГц. 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.



    Двух-тактные 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 энкодере:

    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.


    Cинусоидального сигнал в энокдере


    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 запуститься и таким образом он 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).


    Узел Sendix многооборотного энкодера


    Механический узел многооборотного абсолютного энкодера


    Механический энкодерный узел Kubler Sendix содержит следующие приемущества:

  • Многооборотный шестеренный узел с технологией оптического сканирования. Полностью защищен от воздействия магнитных полей.
  • Первая передача реализована на двойных подшипниках.
  • Применены специальные материалы для обеспечения стабильной температуры и долгого периода работы изделия.
  • Полый вал с диаметром до 15 мм.
  • Специально разработанные зубья шестерен для очень быстрого вращения, предотвращают преждевременный износ узла.



  • 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.

    Два подшипника на валу энкодера


    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)



    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. Купить энкодеры у нас очень просто - зайдите по указанной ссылке и опишите Ваш заказ.


    Купить или заказать энкодер >>



    Купить энкодеры

















    Статьи




    Компания Сервотехника
    © 2004-2018 ООО «Сервотехника»
    +7 (495) 797-88-66
    servotechnica.ru
    info@servotechnica.ru
    QR-КОД компании Сервотехника
    100% Белые поставки продукции.

    РАБОТАЕМ 100% ЛЕГАЛЬНО:

    - Прямые договоры поставки
    - Сертификаты на продукцию
    - Все закрывающие документы
    - Официальная гарантия