На общепромышленном рынке доминируют два типа энкодеров — оптические и магнитные. Но емкостные энкодеры, относительно новое изобретение, обеспечивают разрешение, сравнимое с оптическими устройствами, при прочности магнитных энкодеров. В настоящее время существует лишь несколько производителей емкостных энкодеров, но их пригодность для применений, требующих высокой точности и долговечности, делает их хорошим выбором для полупроводниковой, электронной, медицинской и оборонной промышленности.

Хотя оптические энкодеры могут обеспечивать высокое разрешение, их основные компоненты — оптический диск, светодиодный источник света и фотодетекторы — хрупки и очень чувствительны к пыли, грязи и другим загрязнениям окружающей среды. Они также могут быть повреждены вибрациями и требуют относительно стабильного температурного диапазона. Магнитные энкодеры, с другой стороны, довольно надежны, но обеспечивают более низкое разрешение, чем оптические энкодеры. Они также чувствительны к магнитным помехам, что вызывает заметную озабоченность при использовании с шаговыми двигателями.

Вероятно, самое важное различие между оптическими и емкостными энкодерами заключается в том, что емкостным энкодерам не требуется оптический диск. Это делает емкостные версии более надежными, менее подверженными загрязнению и меньшему влиянию перепадов температуры, чем оптические энкодеры. А поскольку светодиод не перегорает, емкостные энкодеры могут обеспечить гораздо более длительный срок службы, чем оптические версии. Они также более эффективны, при этом потребляемый ток обычно составляет менее 10 мА — по сравнению с потреблением оптического энкодера 20 мА или выше.

Это особенно полезно в приложениях, где питание подается от батареи.

Еще одним преимуществом емкостных энкодеров является возможность изменять разрешение энкодера, изменяя количество строк в электронике, без изменения компонентов. По сравнению с магнитными энкодерами емкостные версии просто обеспечивают лучшее разрешение в большинстве ситуаций и могут быть изготовлены с меньшими затратами. Подробнее после перехода к видео.

Основной принцип емкостных датчиков заключается в том, что они обнаруживают изменения емкости с помощью высокочастотного опорного сигнала. Это достигается с помощью трех основных частей — стационарного передатчика, ротора и стационарного приемника. (Емкостные датчики могут также поставляться в конфигурации “из двух частей”, с ротором и комбинированным передатчиком/приемником.) На роторе выгравирован синусоидальный рисунок, и при его вращении этот рисунок предсказуемым образом модулирует высокочастотный сигнал передатчика.

Диск приемника считывает модуляции, и бортовая электроника —поставщик использует проприетарный ASIC CUI Inc.— преобразуйте их в приращения вращательного движения. Электроника также выдает квадратурные сигналы для инкрементного кодирования с разрешением в диапазоне от 48 до 2048 импульсов на оборот (PPR).

В фирменном емкостном электрическом энкодере Прецизионные датчики движения Netzer, энкодер имеет два режима работы: Грубый режим и Точный режим. Грубый режим обычно используется при запуске системы для определения начального положения. Затем энкодер переключается в точный режим для непрерывной работы. Разбивая общий диапазон измерений на небольшие, равные, отдельные сегменты, масштаб каждого сегмента может быть намного точнее, чем если бы одна и та же шкала использовалась во всем диапазоне измерений. Это обеспечивает очень высокое разрешение без дополнительных затрат.

Основной проблемой при использовании емкостных энкодеров является их восприимчивость к шуму и электрическим помехам. Чтобы бороться с этим, схема ASIC должна быть тщательно спроектирована, а алгоритмы демодуляции должны быть точно настроены. Однако емкостная технология уже много десятилетий используется в цифровых штангенциркулях и хорошо зарекомендовала себя. Теперь он проникает в сферу кодировщиков, где обеспечивает высокое разрешение без ущерба для надежности.

Изображение предоставлено: CUI Inc.