Enkodery

Enkodery do monitorowania ruchu obrotowego

W wielu systemach automatyki przemysłowej i układach sterowania konieczne jest monitorowanie ruchu obrotowego wałów czy innych elementów mechanicznych lub obliczanie prędkości obrotowej silników elektrycznych bądź spalinowych. W tym celu stosuje się enkodery – urządzenia do pomiaru ruchu obrotowego. Elementy te różnią się możliwościami i parametrami. Stosuje się w różnych przypadkach, od precyzyjnego pomiaru kąta, z możliwością natychmiastowego, absolutnego pomiaru kąta z rozdzielczością poniżej jednego stopnia, do ekonomicznych systemów monitorujących prędkość obrotową np. silnika, zwracających pojedynczy impuls elektryczny na każdy obrót monitorowanego wału.

Enkodery absolutne i przyrostowe – różne rodzaje zliczania impulsów

Istnieją dwa główne typy enkoderów obrotowych – absolutny i przyrostowy. Wyjście enkodera absolutnego wskazuje aktualną pozycję wału, czyniąc go przetwornikiem kąta. Wyjście enkodera inkrementalnego dostarcza informacji o ruchu wału, który zazwyczaj jest przetwarzany gdzie indziej na informacje, takie jak położenie, prędkość i odległość. Enkoder absolutny zachowuje informacje o pozycji, nawet po odłączeniu zasilania. Jego pozycja jest cały czas dostępna natychmiast po włączeniu. Dzięki temu nie ma konieczności regularnego kalibrowania tego urządzenia. Natomiast enkoder inkrementalny mierzy jedynie zmiany położenia. Nie śledzi jednak pozycji bezwzględnej. W rezultacie system mechaniczny może wymagać regularnej kalibracji.

Scalone enkodery magnetyczne do zliczania obrotów

Bezkontaktowe enkodery wykorzystuje technologię czujników Halla do wykrywanie pola magnetycznego. Okrągła macierz czujników magnetycznych wykrywa składową prostopadłą pola magnetycznego ruchomego magnesu. Sygnały są następnie sumowane i wzmacniane w układzie scalonym. Generowane są dwa sygnały – sinusoidalny i kosinusoidalny, kiedy magnes się obraca. Z przebiegów sinusa oraz kosinusa wyliczana jest wartość kątowa przesunięcia. Układy, takie jak AM4096, wykorzystują do tego szybkie cyfrowe interpolatory. Tego rodzaju enkodery wyposażone są w cyfrowe interfejsy, pozwalające na podłączenie takiego systemu na przykład do mikrokontrolera lub komputera jednopłytkowego.