Ja jūs kādreiz esat interesējies par to, kā mehāniskās vai elektroniskās sistēmās tiek mērīta pozīcija, ātrums vai virziens, jūs, iespējams, esat saskāries ar jēdzienu rotējošie kodētāji. Šīs ierīces ir būtiska rūpnieciskos lietojumos, automašīnās, elektroniskajās ierīcēs un pat robotikā. Jūsu spēja pārveidoties mehāniskās kustības elektriskajos signālos padara tos par galvenajiem komponentiem jebkurai vadības sistēmai. Bet kas tie īsti ir un kādi veidi pastāv? Mēs pilnībā un detalizēti izpētīsim šo aizraujošo tēmu.
Un rotējošais kodētājs, zināms arī kā kodētājs, ir elektromehāniska ierīce, kas pārvērš vārpstas rotācijas kustību elektriskos signālos. Šos signālus elektroniskās sistēmas var interpretēt tādiem uzdevumiem kā leņķiskās pozīcijas, griešanās ātruma un ass virziena aprēķināšana. Atkarībā no tā konstrukcijas kodētājs var nodrošināt relatīvus vai absolūtus mērījumus, un tā ieviešana atšķiras atkarībā no īpašām vajadzībām pieteikuma.
Kādi rotācijas kodētāju veidi pastāv?
Rotācijas kodētājus galvenokārt iedala divos veidos: absolūtā un inkrementālā. Abiem variantiem ir savas funkcijas un lietojumprogrammas, kuras mēs izpētām tālāk.
Inkrementālie kodētāji
Inkrementālie kodētāji sniedz informāciju, pamatojoties uz relatīvās pozīcijas izmaiņām. Katra vārpstas rotācija rada virkni elektrisku impulsu. Analizējot šos impulsus, var noteikt kustību, virzienu un nobraukto attālumu. Tomēr šie kodētāji neatceras pozīcija kurā tie atradās strāvas padeves pārtraukuma gadījumā. Tas padara tos par ekonomisku un efektīvu iespēju relatīvo pārvietojumu mērīšanai, bet mazāk piemēroti, ja absolūtā atrašanās vietas informācija ir nepieciešama no palaišanas.
Lai interpretētu datus no a inkrementālais kodētājs, tiek izmantoti divi izvades kanāli, kas pazīstami kā "A" un "B", kas ir 90 grādu fāzē viens pret otru. Šī plaisa arī ļauj identificēt kustības virziens, kas ir būtisks lietojumiem, kuriem nepieciešama divvirzienu vadība.
Absolūtais kodētājs
Absolūtā kodētāji spēj piešķirt unikālu, digitālu vērtību katrai ass leņķiskajai pozīcijai. Tas nozīmē, ka pat tad, ja pazūd strāva, kodētājs saglabā pozīcijas informāciju un nodrošina to uzreiz pēc strāvas atjaunošanas. Tas padara tos īpaši vērtīgus industriālā vidē, kur precizitāte un uzticamību Tie ir būtiski.
Šīs ierīces parasti izmanto dažādas izvades metodes, piemēram, bināros kodus vai Pelēks kods, lai izvairītos no kļūdām pāreju laikā. Turklāt tie var piedāvāt tādas funkcijas kā daudzkārt, kas ļauj izmērīt gan pozīciju pilnā pagriezienā, gan veikto pagriezienu skaitu.
Kā darbojas rotējošie kodētāji?
Rotējošā kodētāja pamatprincips ir rotējošās vārpstas kustības noteikšana. Atkarībā no veida šī kustība tiek pārveidota elektriskos signālos, izmantojot dažādas tehnoloģijas:
- Optiskie kodētāji: Viņi izmanto perforētu disku un gaismas avotu. Diskam griežoties, gaisma iziet cauri perforācijām un tiek uztverta ar fotoelektriskiem sensoriem. Atkarībā no vārpstas stāvokļa tiek ģenerēti specifiski elektrisko signālu modeļi.
- Magnētiskie kodētāji: Tajos ir iekļauts magnētiskais disks, kas griežas Hola efekta vai magnētiskās rezistīvā sensora priekšā. Šie sensori nosaka izmaiņas magnētiskajā laukā un pārvērš tās elektriskos signālos.
- Kapacitatīvie kodētāji: Tie mēra kapacitātes izmaiņas, ko izraisa vārpstas kustība. Tie ir ideāli piemēroti lietojumiem, kuriem nepieciešama augsta precizitāte un izturība pret nelabvēlīgiem vides apstākļiem.
Šo ierīču izvade var būt analogā vai digitālā atkarībā no konkrētās lietojumprogrammas. Praktiskos lietojumos kodētāja ģenerētie dati tiek nosūtīti uz kontrolieri vai mikroprocesoru, kas interpretē signālus un izmanto tos tādiem uzdevumiem kā, piemēram, pozīcija vai ātrumu.
Rotācijas kodētāju praktiskie pielietojumi
Rotācijas kodētāji ir ļoti svarīgi komponenti dažādās nozarēs. Daži lietojumprogrammu piemēri ir:
- Rūpnieciskās vadības sistēmas: CNC mašīnas, rūpnieciskie roboti un automatizācijas procesi.
- Automobiļi: stūres uzraudzības un palīgsistēmas mūsdienu transportlīdzekļos.
- Ierīces: taimera vadības ierīces un grozāmās pogas.
- Robotika: precīza kustību izsekošana robotu rokās un autonomās sistēmās.
Absolūto un inkrementālo kodētāju izmantošanas priekšrocības
Katram kodētāja veidam ir unikālas priekšrocības, kas padara to piemērotu konkrētām situācijām:
- Absolūtie kodētāji: Tie izceļas ar lielāku precizitāti kritiskos lietojumos, pozīcijas saglabāšanu pēc jaudas zuduma un vieglāku integrāciju vairāku asu sistēmās.
- Inkrementālie kodētāji: Tie ir lētāki un parasti ir ideāli piemēroti relatīviem mērījumiem un mazāk kritiskiem uzdevumiem.
Sakaru un savienojamības protokoli
Savienojums starp kodētāju un vadības sistēmu lielā mērā ir atkarīgs no sakaru protokols. Daži no visbiežāk izmantotajiem ir:
- SSI (sērijas sinhronizācijas interfeiss): Ideāli piemērots augstas izšķirtspējas un precizitātes datu pārsūtīšanai.
- CAN autobuss: Ļoti izplatīts automobiļos un rūpniecībā, pateicoties tā robustumam un efektivitātei.
- BISS: Tas nodrošina divvirzienu saziņu un ir piemērots sistēmām, kurām nepieciešami gan absolūtie, gan pieauguma dati.
Protokola izvēle ir atkarīga gan no pieteikuma prasības kā arī vidi, kurā kodētājs tiek izmantots.
Pateicoties spējai apvienot precizitāti, uzticamību un pielāgojamību, rotējošie kodētāji ir kļuvuši par būtiskiem elementiem tik dažādās jomās kā robotika, automobiļu rūpniecība un rūpnieciskā automatizācija. Neatkarīgi no jūsu izvēlētā kodētāja veida ir ļoti svarīgi nodrošināt, lai tas atbilstu jūsu īpašajām vajadzībām, nodrošinot optimālu veiktspēju un netraucētu integrāciju ar citiem sistēmas komponentiem.