Абсолютные энкодеры широко используются в современных системах управления электроприводами. Они позволяют определить положение вращающегося вала без дополнительных действий, в отличие от приращительных энкодеров. Давайте разберемся, как устроены и работают эти полезные устройства.
В этой статье речь пойдет об устройстве, принципе действия, основных компонентах и параметрах абсолютных энкодеров. Мы также рассмотрим, где применяются эти датчики и почему они так важны для современных систем управления.
Что представляет собой абсолютный энкодер
Абсолютный энкодер - это датчик углового положения, который выдает информацию о положении в виде многоразрядного цифрового кода. Каждый код является уникальным в пределах диапазона измеряемых угловых положений. Благодаря этому абсолютные энкодеры могут сразу же после включения питания выдавать действительную информацию о положении, без необходимости перемещения в начальное положения и поиска нулевой (индексной) метки, как это происходит у инкрементных энкодеров:
- Оптические энкодеры используют изменение световых пучков при вращении кодового диска.
- Магнитные энкодеры используют изменения магнитного поля при вращении кодового диска.
- Емкостные энкодеры используют изменение электрического поля при вращении кодового диска.
Абсолютные энкодеры бывают однооборотными и многооборотными. У однооборотных информация о положении вала однозначна только в пределах одного оборота, у многооборотных - за много оборотов.
Какие бывают разновидности абсолютных энкодеров
Абсолютные энкодеры бывают оптическими, магнитными и емкостными. Оптические энкодеры используют изменение световых пучков при вращении кодового диска. Они бывают пропускательными и отражательными. В пропускательных свет проходит через прорези в диске и попадает на фотоприемники. В отражательных на диске чередуются зеркальные и рассеивающие участки, отраженный свет регистрируется фотоприемниками.
Магнитные энкодеры используют изменение магнитного поля при вращении кодового диска. Разновидности - индуктивные (измеряют изменение взаимной индуктивности), на эффекте Холла (используют датчики Холла) и магниторезистивные (используют материалы, меняющие сопротивление в магнитном поле).
В емкостных энкодерах оценивают изменение емкости конденсаторов между обкладками на неподвижной части и вращающимся диском.
По максимальному углу поворота абсолютные энкодеры делятся на однооборотные и многооборотные. У однооборотных после одного оборота коды повторяются, у многооборотных - нет. Для подсчета оборотов используют либо механическую передачу, либо электронику с аккумулятором.
Основные параметры и характеристики абсолютных энкодеров
При выборе абсолютного энкодера нужно обращать внимание на такие параметры:
- Максимальное количество разрядов кода - определяет точность измерения угла поворота.
- Максимальная частота выходного сигнала - определяет максимальную угловую скорость вращения вала, при которой энкодер может работать без ошибок.
- Диапазон рабочих температур - важно для работы в суровых условиях
- Степень защиты корпуса - для использования в условиях влаги, пыли, ударов.
Также важны точность измерений, величина мертвой зоны, наличие выходных интерфейсов. Для многооборотных энкодеров важна максимальная скорость вращения и максимальное число оборотов.
На надежность работы влияют конструктивное исполнение, тип подшипников, наличие защит от перегрузок. Стоит обращать внимание на сертификаты и наличие протоколов испытаний.
Где применяются абсолютные энкодеры
Абсолютные энкодеры широко используются в современных сложных технических системах, где необходимо точное измерение угловых перемещений и скорости вращения.
В металлообрабатывающем оборудовании они применяются в станках с ЧПУ для обратной связи о положении исполнительных механизмов. Позволяют точно позиционировать инструмент.
В робототехнике используются для измерения углов в сочленениях манипуляторов, что важно для точности перемещений.
В системах автоматизации технологических процессов применяются для измерения положения запорной арматуры, задвижек, шиберов.
В ветроэнергетике используются для контроля положения лопастей ветротурбин. Позволяют оптимизировать их ориентацию для максимальной эффективности в зависимости от скорости ветра.
