Линейные энкодеры отслеживают линейное перемещение и обеспечивают обратную связь по положению в виде электрических сигналов. В системах с сервоприводом линейные датчики обеспечивают точное положение груза, как правило, в дополнение к обратной связи по скорости и направлению, обеспечиваемой поворотным датчиком двигателя. Для систем с шаговым приводом, которые обычно работают в режиме разомкнутого контура без обратной связи по положению, добавление линейного энкодера повышает точность и надежность системы позиционирования без затрат и сложности серводвигателя.

При выборе линейного энкодера первое, что следует учитывать, — это то, какой тип обратной связи необходим для конкретного приложения — абсолютный или инкрементный. Абсолютные кодеры присваивайте уникальное цифровое значение каждой позиции, что позволяет им сохранять точную информацию о местоположении даже при отключении питания.

Инкрементные энкодеры работайте, генерируя определенное количество импульсов на единицу хода и подсчитывая эти импульсы по мере перемещения груза. Поскольку они просто подсчитывают импульсы, инкрементные энкодеры потеряют свои координаты при прерывании подачи питания. Для определения фактического положения нагрузки при запуске или повторном запуске требуется последовательность наведения. Это означает, что датчик (и нагрузка) должны переместиться в исходное положение, и оттуда он может начать определять положение нагрузки. Имейте в виду, что даже если фактическое положение нагрузки при запуске или повторном запуске не является критичным, выполнение последовательности наведения может быть нежелательным с точки зрения времени и производительности. Это особенно важно в приложениях с длинными ходами и низкими скоростями, таких как станки, где наведение может быть трудоемким процессом.

Выходные данные для абсолютных и инкрементных энкодеров различаются, что также учитывается при интеграции в схему управления системой. Абсолютные линейные энкодеры выдают цифровой вывод, или “слово”, которое обозначает фактическое положение устройства. Разрешение для абсолютного кодера определяется количеством битов в слове.

Инкрементные энкодеры выдают квадратурный выходной сигнал с двумя каналами, которые разнесены по фазе на 90 градусов. (Двухканальный выход позволяет контролировать как положение, так и направление. Если требуется только позиция, то используется только один канал.) Некоторые инкрементные энкодеры создают третий канал с одним импульсом, который используется в качестве указателя или контрольной позиции для самонаведения. Количество импульсов на расстояние (дюйм или миллиметр) определяет разрешение инкрементного кодера. Однако разрешение может быть удвоено путем подсчета как переднего, так и заднего фронтов импульса из одного канала, или оно может быть увеличено в четыре раза путем подсчета переднего и заднего фронтов импульсов из обоих каналов.

Как только решение относительно инкрементной или абсолютной обратной связи принято, следующим соображением является то, должна ли технология измерения быть оптической или магнитной. В то время как оптические энкодеры исторически были единственным вариантом для разрешения ниже 5 микрон, усовершенствования в технологии магнитной шкалы теперь позволяют им достигать разрешения до 1 микрона.

Оптические энкодеры используют источник света и фотодетектор для определения местоположения, но использование света делает их чувствительными к грязи и мусору, которые могут нарушить сигнал. На производительность оптических энкодеров большое влияние оказывает зазор между датчиком и шкалой, который необходимо правильно устанавливать и поддерживать, чтобы гарантировать, что целостность сигнала не будет нарушена. Это означает, что монтаж должен выполняться осторожно, а ударов и вибраций следует избегать.

Магнитные энкодеры используют магнитную считывающую головку и магнитную шкалу для определения положения. В отличие от оптических энкодеров, магнитные энкодеры в основном не подвержены воздействию грязи, мусора или жидких загрязнений. Удары и вибрации также с меньшей вероятностью влияют на магнитные датчики. Однако они чувствительны к магнитным чипам, таким как сталь или железо, поскольку они могут создавать помехи магнитному полю.

Хотя линейные энкодеры часто являются дополнительным компонентом системы, во многих случаях их преимущества перевешивают дополнительные трудозатраты и затраты. Например, в приложениях с приводом от шарикового винта может быть выбран винт с более низкой точностью, если используется линейный энкодер, поскольку обратная связь с энкодером позволяет контроллеру компенсировать ошибки позиционирования, вносимые винтом.

Узнайте больше о линейных энкодерах —
включая различные способы измерения линейных расстояний, как линейные энкодеры повышают точность, первое соображение в выбор линейного энкодера, и функциональность интернета вещей с линейными кодерами — наlinearmotiontips.com/category/linear-encoders.

Автор изображения: Ренишоу