1. Was ist ein Encoder?

Während des Betriebs des Motors kann durch Echtzeitüberwachung von Parametern wie Strom, Drehzahl und der relativen Position der rotierenden Welle in Umfangsrichtung der Status des Motorkörpers und des gezogenen Geräts ermittelt und weiter gesteuert werden Betriebsstatus des Motors und der Ausrüstung in Echtzeit und realisiert so viele spezifische Funktionen wie Servo- und Geschwindigkeitsregelung. Hier vereinfacht der Einsatz des Encoders als Front-End-Messkomponente nicht nur das Messsystem erheblich, sondern ist auch präzise, ​​zuverlässig und leistungsstark. Der Encoder ist ein Drehsensor, der die Position und Verschiebung des rotierenden Teils in eine Reihe digitaler Impulssignale umwandelt. Diese Impulssignale werden vom Steuersystem erfasst und verarbeitet und es werden eine Reihe von Anweisungen ausgegeben, um den Betriebsstatus der Ausrüstung anzupassen und zu ändern. Wird der Encoder mit einer Zahnstange oder einer Schraube kombiniert, kann er auch zur Messung der Position und Verschiebung linearer Bewegungskomponenten eingesetzt werden.

Der Encoder

2. Encoder-Klassifizierung

Ein Encoder ist ein Präzisionsmessgerät, das Maschinen und Elektronik eng miteinander verbindet und Signale oder Daten für die Kommunikation, Übertragung und Speicherung von Signaldaten codiert und umwandelt. Nach verschiedenen Merkmalen werden Encoder wie folgt klassifiziert:

● Coderad und Maßstab. Der Encoder, der die lineare Verschiebung in ein elektrisches Signal umwandelt, wird als Maßstab bezeichnet, und derjenige, der die Winkelverschiebung in ein Telekommunikationssignal umwandelt, ist eine Codescheibe.

● Inkrementalgeber. Geben Sie Informationen wie Position, Winkel und Anzahl der Umdrehungen an und definieren Sie die Auflösung in der Anzahl der Impulse pro Umdrehung.

● Absolutwertgeber. Informationen wie Position, Winkel und Anzahl der Drehungen werden in Winkelschritten bereitgestellt, und jeder Winkelschritt erhält einen eindeutigen Code.

●Hybrider Absolutwertgeber. Der Hybrid-Absolutwertgeber gibt zwei Informationssätze aus: Ein Informationssatz wird zur Erkennung der Magnetpolposition mit absoluter Informationsfunktion verwendet; Der andere Satz entspricht genau den Ausgangsinformationen des Inkrementalgebers.

Häufig verwendete Encoder für Motoren

●Inkrementalgeber

Nutzen Sie direkt das Prinzip der fotoelektrischen Umwandlung, um drei Gruppen von Rechteckimpulsen A, B und Z-Phasen auszugeben. Die Phasendifferenz zwischen den beiden Impulsgruppen A und B beträgt 90°, wodurch die Drehrichtung leicht bestimmt werden kann; Die Z-Phase hat einen Impuls pro Umdrehung, der zur Referenzpunktpositionierung verwendet wird. Seine Vorteile: einfaches Prinzip und Aufbau, durchschnittliche mechanische Lebensdauer von mehr als Zehntausenden von Stunden, starke Entstörungsfähigkeit, hohe Zuverlässigkeit, geeignet für die Übertragung über große Entfernungen. Nachteil: Es ist nicht möglich, die absolute Positionsinformation der Wellendrehung auszugeben.

●Absolutwertgeber

Ein Sensor, der digitale Größen direkt ausgibt. Auf der kreisförmigen Codescheibe des Sensors befinden sich in radialer Richtung mehrere konzentrische Codespuren. Jede Spur besteht abwechselnd aus lichtdurchlässigen und undurchsichtigen Sektoren. Die Anzahl der Sektoren in benachbarten Codespuren ist doppelt so hoch. , die Anzahl der Codekanäle auf der Codescheibe ist die Anzahl ihrer Binärziffern. Auf einer Seite der Codescheibe befindet sich eine Lichtquelle und auf der anderen Seite befindet sich ein lichtempfindliches Element, das jedem Codekanal entspricht; Wenn sich die Codescheibe in unterschiedlichen Positionen befindet, wird jedes lichtempfindliche Element unabhängig davon, ob es beleuchtet ist oder nicht, das entsprechende Pegelsignal in eine Binärzahl umgewandelt.

Das Besondere an diesem Encoder ist, dass er keinen Zähler benötigt und ein fester digitaler Code, der der Position entspricht, an jeder Position der rotierenden Welle gelesen werden kann. Je mehr Codespuren vorhanden sind, desto höher ist natürlich die Auflösung. Für einen Encoder mit N-Bit-Binärauflösung muss seine Codescheibe N Codespuren haben. Derzeit gibt es in China 16-Bit-Absolutwertgeberprodukte.

3. Das Funktionsprinzip des Encoders

Es besteht aus einer fotoelektrischen Codescheibe mit einer Welle in der Mitte, auf der sich ringförmige und dunkle eingravierte Linien befinden, die von fotoelektrischen Sende- und Empfangsgeräten gelesen werden. Es werden vier Gruppen von Sinuswellensignalen erhalten und zu A kombiniert. B, C, D. Jede Sinuswelle mit einer Phasendifferenz von 90 Grad (360 Grad relativ zu einem Zyklus) werden die C- und D-Signale umgekehrt und den A- und B-Phasen überlagert, um das stabile Signal zu verbessern; Darüber hinaus wird pro Umdrehung ein Z-Phasen-Impuls ausgegeben, der das Null-Referenzbit darstellt.

Encoderstruktur

Da der Unterschied zwischen A- und B-Phase 90 Grad beträgt, kann die Vorwärts- und Rückwärtsdrehung des Encoders beurteilt werden, indem verglichen wird, ob sich die A-Phase vorne oder die B-Phase vorne befindet, und die Null-Referenzposition des Encoders kann ermittelt werden durch den Nullimpuls erhalten. Encoder-Codescheiben bestehen aus Glas, Metall und Kunststoff. Auf Glascodescheiben sind dünne, eingravierte Linien auf dem Glas aufgebracht. Sie zeichnen sich durch eine gute thermische Stabilität und hohe Präzision aus. Metallcodescheiben sind direkt mit „Pass“ und „No Pass“ graviert und sind nicht leicht zu zerbrechen. Da das Metall jedoch eine gewisse Dicke aufweist, ist die Genauigkeit begrenzt und seine thermische Stabilität ist um eine Größenordnung schlechter als die von Glas. Kunststoff-Codescheiben sind wirtschaftlich und kostengünstig, ihre Genauigkeit, thermische Stabilität und Lebensdauer sind jedoch schlechter.

Auflösung – Die Anzahl der offenen oder dunklen gravierten Linien, die der Encoder pro Drehung um 360 Grad liefert, wird als Auflösung bezeichnet, auch Auflösungsteilung genannt, oder wie viele Linien direkt gewichtet werden, im Allgemeinen 5 bis 10,000 Linien pro Umdrehung.

Encoder

4. Prinzip der Positionsmessung und Regelung

Encoder spielen eine äußerst wichtige Rolle in Aufzügen, Werkzeugmaschinen, Materialverarbeitungssystemen, Motor-Feedback-Systemen sowie Mess- und Steuerungsgeräten. Der Encoder verwendet ein Gitter und eine Infrarotlichtquelle, um das optische Signal über den Empfänger in ein elektrisches TTL-Signal (HTL) umzuwandeln, und spiegelt intuitiv den Drehwinkel und die Drehposition des Motors durch die Analyse der TTL-Pegelfrequenz und der Anzahl wider hohe Levels.

Da Winkel und Position genau gemessen werden können, können Encoder und Frequenzumrichter zur Bildung eines Regelsystems mit geschlossenem Regelkreis verwendet werden, um die Steuerung präziser zu gestalten. Deshalb können Aufzüge und Werkzeugmaschinen so präzise eingesetzt werden.

5. Zusammenfassung

Zusammenfassend verstehen wir, dass Encoder entsprechend ihrer Struktur in inkrementelle und absolute Typen unterteilt werden. Sie wandeln auch andere Signale, beispielsweise optische Signale, in elektrische Signale um, die analysiert und gesteuert werden können. Die in unserem Leben üblichen Aufzüge und Werkzeugmaschinen basieren lediglich auf der präzisen Einstellung des Motors. Durch die Feedback-Regelung des elektrischen Signals arbeitet der Encoder mit dem Frequenzumrichter zusammen, um ganz selbstverständlich eine präzise Steuerung zu erreichen.