Типы выходных сигналов энкодера

При добавлении элементарных операций движения ошибки каждой отдельной манипуляции включаются в общую задачу. Это может привести к остановке сложного механизма. Избежание ошибок требует надежной обратной связи, что имеет первостепенное значение для любой технической задачи. Отдельным требованием к работе технологических единиц является оптимизация времени движения по заданной траектории.

Для решения такой задачи необходимо не только точно оценить скорость движения агрегатных единиц, но и обеспечить линейную характеристику для оценки положения механизма в широком диапазоне изменения скорости. Типичным и наименее дорогим решением является использование специального энкодера.

Когда мы говорим о конструкции и принципе работы энкодера, одной из основных характеристик, которая всегда имеет значение, является выходной сигнал энкодера. От него зависит вся дальнейшая реализация данных. Поскольку существует множество вариантов среди различных энкодеров, начиная от их типа сигнала и заканчивая конструктивными особенностями, необходимо разобраться в них, чтобы быть уверенным, что вы выбираете правильный вариант для целей вашей промышленной системы.

Что такое энкодер и почему его тип сигнала так важен?

Энкодеры — это датчики, которые помогают в позиционировании движущихся частей двигателя или вращающихся элементов каждой промышленной системы. Они основаны на одном из следующих принципов: либо магнитном, либо оптическом.

Тем не менее, какой тип энкодера вы намерены использовать, необходимо знать, какой тип сигналов энкодера он предоставляет. Каждый энкодер получает определенное количество импульсов, которые декодируются в параметр движения двигателя. Затем импульсы передаются на привод для быстрой и точной передачи декодированной информации.

Типология сигналов энкодера

Начнем с основ, все энкодеры делятся на 2 категории.

1. Аналоговые энкодеры – надежный, но устаревший тип, который предоставляет системе аналоговые сигналы. Аналоговые выходные сигналы энкодера обычно находятся в диапазоне от 0-10 В и 4-20 мА: 0-5 В и 0,5-4,5 мА; 0-20 В и т.д.
2. Цифровые энкодеры предоставляют цифровые сигналы различных типов. Это может быть квадратурный сигнал, который необходим для инкрементальных энкодеров, сигнал моторного полюса для коммутационных энкодеров и последовательные выходные сигналы, которые характерны для некоторых протоколов.

На основе анализа технической документации производителей энкодеров, в частности, можно предложить следующую классификацию инкрементальных энкодеров по типам выходных ступеней.

Выходное напряжение

Выходной сигнал с уровнем напряжения, определяемым значением напряжения питания энкодера, может быть напрямую применен к измерительной цепи. Ток нагрузки в этом случае не превышает десяти миллиампер. При подключении сигнала энкодера к нескольким устройствам одновременно (например, ПЛК и частотному преобразователю) допустимая нагрузочная способность выходной ступени не должна превышаться. Недостатком этого типа выхода является большое выходное сопротивление в закрытом состоянии транзистора VT1, которое определяется сопротивлением в коллекторной цепи, которое составляет порядка тысяч ом. В результате ток, подаваемый на нагрузку, уменьшается, а время зарядки конденсатора нагрузки увеличивается, что снижает общее время отклика.

Выход с открытым коллектором

Этот тип выхода позволяет получать сигнал с уровнем напряжения, определяемым не значением напряжения питания энкодера, а напряжением дополнительного источника питания. Для этого необходимо подключить внешний резистор между цепями питания (питание) и выходом, значение сопротивления которого определяется значением напряжения дополнительного источника питания. Также возможно переключение нагрузки между выходом энкодера и вспомогательным источником питания. Ток нагрузки в этом случае с выходом открытого коллектора также позволяет при необходимости подключить несколько энкодеров к одному входу счетчика.

Выход push-pull

Выход push-pull (каскадный, Totem Pole). Этот тип выхода построен на транзисторах различной проводимости и имеет низкое выходное сопротивление (как в состоянии логического нуля, так и в состоянии логической единицы), что позволяет увеличить ток, подаваемый на нагрузку. Таким образом, увеличивается нагрузочная способность, а процессы зарядки и разрядки емкости нагрузки ускоряются, и, следовательно, увеличивается скорость отклика.

Выход драйвера линии

Дифференциальный выход (выход драйвера линии, выход разъема RS-422). В этом случае, помимо основного, добавляется второй выход, который инвертирует выходной сигнал. Для обработки двух сигналов необходимо иметь соответствующий приемник в измерительной цепи. Этот тип выхода используется в средах, где существует высокая вероятность помех, и можно ожидать помех на сигнальных проводах, или с очень длинными соединительными проводами. Уровень выходного сигнала для некоторых типов выходов инкрементального энкодера также может обозначаться как TTL (соответствует напряжению питания 5 В) или HTL (соответствует напряжению питания в диапазоне от 10 до 24 В). Обычно для питания цифровых входов ПЛК используются сигналы 24 В.

Типы протоколов

Что касается специальных типов выходных сигналов, предоставляемых для определенных протоколов автоматизации, то здесь можно выделить следующие типы:
•    Синусо-косинусный выход, который характерен для резольверов,
•    Параллельные выходные сигналы,
•    Выходной сигнал интерфейса SSI,
•    Опция DRIVE-CLiQ,
•    Выход RS-422 (TTL),
•    Стандарт выхода EnDat,
•    Тип выходного сигнала HIPERFACE,
•    Сигнал энкодера PROFIBUS,
•    Опция DeviceNet,
•    Сигнал CANOpen.

Что касается них, они относятся к типу дифференциальных выходных сигналов.

При выборе энкодера важно учитывать тип выходного сигнала наряду с типом энкодера, его параметрами вала и уровнем защиты. Если вы не уверены, какой тип и модель энкодера выбрать, лучше проконсультироваться с профессионалами Eltra, чтобы получить более полную информацию о типах сигналов и других характеристиках, влияющих на выбор.

Пока нет комментариев