Энкодер — это устройство, которое измеряет положение, а в некоторых конфигурациях может также измерять направление. Поворотные энкодеры измеряют вращение вала, в то время как линейные энкодеры измеряют пройденное расстояние. Для обоих типов энкодеров измерение положения может быть либо инкрементным, либо абсолютным. Инкрементный энкодер измеряет изменение положения, но не отслеживает фактическое положение. При отключении питания инкрементные энкодеры теряют свою привязку положения и должны запускаться заново с помощью последовательности повторного наведения на исходную точку. Абсолютные энкодеры, с другой стороны, отслеживают абсолютное положение, будь то вращение вала или линейный ход, присваивая каждому положению уникальное цифровое значение. Таким образом, даже при потере питания абсолютный энкодер будет знать точное положение вала или линейного привода.

Инкрементные энкодеры работают, производя определенное количество импульсов с равным интервалом на оборот (PPR) или на расстояние (PPM—импульсы на миллиметр или PPI—импульсы на дюйм). Когда используется один набор импульсов или выходной канал, кодер может определить только положение. Но большинство инкрементных кодеров используют квадратурный выходной сигнал, который состоит из двух каналов, обычно называемых каналом A и каналом B, которые не совпадают по фазе на 90 градусов. Квадратурный выход позволяет кодеру также определять направление, определяя, какой канал является ведущим, а какой — следующим. Некоторые инкрементные кодеры также создают третий канал с одним импульсом, обычно называемый каналом Z или каналом I. Этот канал служит указателем или опорной позицией для самонаведения.

При квадратурном выводе можно использовать три типа кодирования: X1, X2 или X4. Разница между этими типами кодирования заключается просто в том, какие края какого канала учитываются во время перемещения, но их влияние на разрешение кодера значительно.

При кодировании X1 учитывается либо восходящий (он же ведущий), либо нисходящий (он же следующий) край канала A. Если канал A ведет к каналу B, учитывается восходящий фронт и движение осуществляется вперед или по часовой стрелке. И наоборот, если канал B ведет за собой канал A, засчитывается падающий край, и движение осуществляется в обратном направлении или против часовой стрелки.

Когда используется кодировка X2, подсчитываются как восходящий, так и нисходящий фронты канала A. Это удваивает количество импульсов, которые подсчитываются для каждого поворота или линейного расстояния, что, в свою очередь, удваивает разрешение кодера.

Кодирование X4 делает еще один шаг вперед, подсчитывая как восходящий, так и нисходящий фронты обоих каналов A и B, что увеличивает количество импульсов в четыре раза и увеличивает разрешение в четыре раза.

Для поворотных энкодеров положение вычисляется путем деления количества подсчитанных ребер на произведение количества импульсов на оборот и типа кодирования, описанного выше (1, 2 или 4), а затем умножения результата на 360, чтобы получить градусы перемещения.

x = тип кодировки (X1, X2 или X4)

N = количество импульсов, генерируемых за один оборот вала.

Для линейных энкодеров положение вычисляется путем деления количества подсчитанных ребер на произведение количества импульсов на оборот и типа кодирования. Затем этот результат умножается на величину, обратную количеству импульсов на миллиметр (или на дюйм).

PPM = импульсы на миллиметр

PPI = импульсы на дюйм

Инкрементные энкодеры являются относительно простым и недорогим вариантом обратной связи для приложений, где повторное наведение после отключения питания не наносит ущерба процессу. А благодаря квадратурному выходу инкрементные энкодеры могут достигать высокого разрешения даже на высоких скоростях.

Изображение предоставлено: National Instruments Corporation