Что такое моторный энкодер?

СОДЕРЖАНИЕ:

1. Типы моторных энкодеров по их конструкции
2. Что следует учитывать при выборе энкодера для вашей моторной системы
3. Типы монтажа энкодеров

В эпоху промышленной автоматизации было изобретено множество оборудования для быстрых и точных измерений. Среди различных датчиков некоторые энкодеры предназначены для линейных или угловых перемещений. Их рабочий процесс состоит в фиксации каждого движения или вращения и передаче фактической позиции в реальном времени через цифровые или аналоговые сигналы.

Поскольку электрические моторы относятся к ротационным типам оборудования, для их позиционирования необходим моторный энкодер. Он преобразует угол вращения объекта, который вращается (вал), в электрические сигналы, которые позволяют определить тот же угол вращения (вал), направление вращения и положение относительно оси. Необходимость в этом датчике возникла в поисках новых, более совершенных методов создания и эксплуатации известных сервомоторов. Первым был импульсный магнитный сервомоторный энкодер, который определял положение ротора в системе бесщеточного постоянного тока (электронно-коммутируемого мотора). Энкодер, во время вращения, производил импульсы в зависимости от количества полюсов магнита.

На данный момент, по типу действия, у нас есть как минимум три типа энкодеров:

• Магнитные;
• Магниторезистивные;
• Оптические.

Вместе с энкодерами часто используются датчики температуры, поскольку там, где происходит механическое или любое другое движение, возникает трение и повышение температуры, значения которого не должны превышать допустимые нормы.

Типы моторных энкодеров по их конструкции

• По своей конструкции все энкодеры для моторов можно разделить на 2 большие категории:
  
  Инкрементальные энкодеры проще по своей конструкции. Инкрементальный энкодер (также известный как шаговый энкодер) состоит из следующих компонентов: источника света, диска с метками, сборки фототранзисторов и схемы обработки сигналов. Диск шагового энкодера подразделяется на точно расположенные метки. Количество меток определяет количество импульсов на оборот.
• Абсолютные энкодеры имеют более сложную конструкцию. В них инфракрасные лучи светодиода проходят через кодовый диск и попадают на матрицу считывания фототранзисторов, расположенную на обратной стороне кодового диска. На каждом шаге углового положения кодового диска его темные секции препятствуют попаданию света на определенные фототранзисторы считывающей матрицы, которая преобразует световые сигналы в электрические. Электрические сигналы, в свою очередь, преобразуются электроникой энкодера в двоичный код.

Первый и самый важный шаг в типологии моторных энкодеров — это тип самого мотора.
Это может быть асинхронный мотор, сервомотор, постоянный мотор или шаговый мотор.

1. Для асинхронных моторов, которые являются электрическими моторами переменного тока, в которых электрический ток в роторе, необходимый для генерации крутящего момента, получается электромагнитной индукцией из магнитного поля статора, как правило, используются инкрементальные энкодеры. Они помогают остановить мотор в необходимом положении, изменяя угол и положение оборудования, приводимого в движение мотором.
2. Постоянные моторы создают магнитное поле своим статором. Для них энкодеры в основном используются для контроля скорости, предоставляя точные данные о скорости мотора для привода.
3. Сервомотор — это устройство на основе электрического мотора с управлением по отрицательной обратной связи. Использование сервоприводов позволяет достигать высоких уровней точности и повторяемости процессов, за которые они отвечают. Благодаря этим особенностям сервоприводы широко используются для решения различных промышленных задач, в машиностроении и других отраслях. Из-за своей конструкции для сервомоторов могут использоваться энкодеры всех типов, включая модульные энкодеры, абсолютные и инкрементальные. Выбор в основном зависит от требуемой точности сигнала.
4. Шаговые моторы являются наиболее точными и экономичными. Для их управления используются инкрементальные энкодеры. Они предоставляют вам точные данные в системах с открытым контуром. Кроме того, энкодеры могут предоставить вам информацию о позиционировании вала мотора в соответствии с углом шага.

Что следует учитывать при выборе энкодера для вашей моторной системы

Когда дело доходит до выбора энкодеров для конкретного типа мотора, необходимо учитывать ряд характеристик. Это касается прежде всего типа мотора, который будет измеряться с помощью энкодера.

Также важной особенностью является способ монтажа энкодера, так как каждая отдельная модель от производителей имеет свои особенности для того или иного типа установки.

Мы более подробно проанализируем это позже.

Что еще следует учитывать при выборе энкодеров? Вот приблизительный список качеств, которые играют роль в выборе такого промышленного оборудования.

Тип сигнала. Энкодеры предоставляют информацию о позиционировании объекта в виде сигналов, передаваемых на устройство. Более старые, хотя и надежные, аналоговые энкодеры используют для этого аналоговый сигнал. Аналоговые энкодеры популярны благодаря своей совместимости со многими промышленными контроллерами. Наиболее распространенные сигналы — 0-10 В и 4-20 мА. В этом случае выходное напряжение более подвержено помехам, сопротивлению проводки. Выход тока более устойчив к электрическому шуму и имеет низкие потери сигнала при передаче данных на большие расстояния. В то же время они успешно заменяются промышленными энкодерами с цифровым сигналом. В дополнение к точности передачи они также совместимы с современными промышленными интерфейсами.

2. Совместимость с промышленными автоматизационными интерфейсами. Поскольку промышленные системы переходят на полную автоматизацию, важно выбирать энкодеры, которые подходят для взаимодействия с выбранным интерфейсом, например, совместимым с ProfiNet или ProfiBus.

3. Степень защиты — это также важный параметр. Особенно если вы используете энкодер в сложных условиях эксплуатации, таких как повышенные температуры из-за нагрева мотора.

4. Производитель. Несмотря на то, что такое оборудование сейчас предлагается многими производителями, качество и надежность — это параметры, которые не соблюдаются всеми. Если вы хотите получить оборудование, которое будет работать безупречно, предоставлять данные с максимальной точностью и скоростью, лучше отдать предпочтение проверенным брендам, представленным в каталоге Eltra.

Типы монтажа энкодеров

В своей самой простой форме энкодер подключается к счетчику, запрограммированному для измерения скорости.

Однако чаще всего работа энкодера осуществляется совместно с контроллером. Примером являются датчики вращения на валах моторов, которые соединяют любые части друг с другом. Используя расчеты на основе входящих данных, система контролирует зазор между частями. Когда достигается определенное минимальное значение, регистрация частей останавливается, чтобы не повредить их.

Другой случай — это подключение энкодеров на моторах с частотными преобразователями, где они служат элементами обратной связи. Здесь принцип подключения устройства еще проще. Датчик угла вращения подключается к ним с помощью интерфейсной платы. Это позволяет точно поддерживать скорость и крутящий момент мотора.

Резюме

Энкодеры — это довольно разнообразные устройства по своей конструкции, принципу работы и точности. Чтобы выбрать подходящую модель энкодера для моторного привода, следует учитывать несколько особенностей. Это тип мотора, типсамого энкодера, тип монтажа и даже уровень защиты энкодера. В Eltra вы можете получить надежный и точный измерительный инструмент для вашей системы промышленной автоматизации, согласно всем этим параметрам.

Пока нет комментариев