Jak vybrat kodér?

Pokud váš projekt vyžaduje použití kodéru, musíte si vybrat ten, který vyhovuje vašim potřebám. Dnes má spotřebitel k dispozici neuvěřitelnou škálu kodérů, ze kterých si může vybrat, ale pokud nevíte, co hledáte, je velká šance, že skončíte s něčím neoptimálním. Pojďme se podívat, co je dnes za takové komponenty na trhu, a možná vám představíme nějaké nové možnosti.

Typy kodérů nebo jak vybrat správný kodér

Typy kodérů

Existují dva nejběžnější typy rotačních kodérů: inkrementální a absolutní.

Inkrementální (kvadraturní) kodér

Inkrementální kodéry generují pulzní signály, když se kolo nebo hřídel otočí o určitou úhlovou vzdálenost. Tento typ vydává dva samostatné signály v kvadraturním uspořádání, takže může indikovat jak vzdálenost, tak směr otáčení hřídele.

Kromě indikace směru a vzdálenosti mají některé inkrementální kodéry také funkci indexování v jednom bodě otáčení. Funkce indexování umožňuje hřídeli vrátit se do známého bodu. Ostatní kodéry mají tlačítko Enter, které přidává nové uživatelské rozhraní.

Hlavní výhody inkrementálních kodérů jsou:

1. spolehlivost,
2. snadnost instalace,
3. relativně nízké náklady.

Aby bylo možné vybrat inkrementální kodér, je nutné určit následující hlavní body:

• požadovaná přesnost měření,
• průměr hřídele a jeho modelová varianta,
• typ výstupního konektoru kabelu a jeho délka,
• elektrické charakteristiky.

Inkrementální snímače jsou jedním z nejběžnějších snímačů v moderních komplexních technických systémech. Jejich použití je účelné v jakýchkoli výkonných elektrických pohonech přesných pohybových systémů nebo systémů, které jsou kritické pro vysokorychlostní režimy a režimy rozjezdového brzdění.

Zde je jen několik příkladů jejich použití:

• Lékařské vybavení
• Automatizované testovací a diagnostické zařízení
• Samohybná robotická zařízení
• Systémy kontroly vstupu

Absolutní kodér

Z velké části inkrementální kodéry ze své podstaty „neznají“ polohu hřídele (jinou než indexový bod). Absolutní enkodéry na druhé straně používají interní odečet k přímému měření úhlové polohy a udržují tuto schopnost měření, i když je napájení vypnuto.

Kromě určování polohy hřídele mohou víceotáčkové absolutní enkodéry také určovat, kolik otáček enkodér udělal v jednom nebo druhém směru.

Absolutní snímače jsou důležitým pojítkem mezi mechanickou částí stroje a jeho řídící jednotkou díky svým přesným a jednoznačným měřením, které mohou okamžitě přenášet. Tato kvalita se úspěšně používá v moderních podnicích strojírenství a robotiky.

Absolutní kodéry jsou rozděleny podle následujících parametrů:

• Jednootáčkový nebo víceotáčkový
• Počet impulsů na otáčku nebo počet bitů
• S hřídelí, s dutým rotorem nebo s průchozím dutým rotorem
• Průměr hřídele nebo vrtání hřídele

Při výběru absolutního kodéru byste měli věnovat pozornost následujícím parametrům:

• Počet bitů na otáčku. Na tomto indikátoru závisí přesnost systému.
• Typ připojení hřídele ke snímači.
• Typ výstupu kodéru (Nejběžnější typy signálových výstupů jsou paralelní kód, rozhraní SSI, DeviceNet, Profibus-DP, CANopen, LWL).
• Elektrické charakteristiky. Na tomto indikátoru závisí činnost systému a přesnost odstranění signálu.
• Stupeň ochrany kodéru proti pronikání prachu a vlhkosti.

Absolutní enkodér je navržen jako všestranný, konfigurovatelný snímač pro širokou škálu aplikací. Rozlišují se tyto oblasti použití: lékařská oblast, alternativní energie, telekomunikační systémy, obalový a potravinářský průmysl a mnoho dalších.

Optické a magnetické kodéry

V závislosti na aplikaci je důležitý princip určení natočení. Může to ovlivnit cenu nebo to, jak dobře kodér zvládne vnější rušení nebo kontaminaci.

Hlavní typy jsou:

1. Optický kodér . Pro optické čtení mají kodéry světelný zdroj, který je postupně přerušován kotoučem nebo jinými prostředky připojenými k hřídeli. Toto světlo vysílá impulsy pro inkrementální snímače a vysílá údaje o poloze pro absolutní snímače.
2. Magnetický kodér . Jsou mnohem levnější než optické a jsou kompaktnější. Většina z nich používá analogová zařízení s Hallovým efektem namontovaná na desce s plošnými spoji. Hallovy senzory jsou poháněny dvoupólovým magnetem namontovaným na konci hřídele. Vytváří dva AC signály v protifázi s jedním cyklem na otáčku hřídele.

Další funkce, vlastnosti a charakteristiky kodérů

Mezi kodéry, které mají stejnou definici třídy a rotace, může být velký rozdíl mezi schopnostmi. Ceny kodérů často odrážejí tyto rozdíly. V důsledku toho je třeba vzít v úvahu následující parametry:

Rozlišení kodéru .

Počet impulsů nebo poloh enkodéru na otáčku.

Rozlišení rotačního kodéru odpovídá maximálnímu počtu bodů, které dokáže změřit za jednu otáčku.

V případě inkrementálního kodéru je rozlišení přímo úměrné počtu impulzů, které dodává na otáčku.

V případě absolutního kodéru rozlišení měří počet otáček, které může zařízení zapsat, než se „navalí“ do nulové polohy. Například 16bitový kodér by měl rozlišení 65 536 bodů na otáčku.

Snímač PPR je třeba zvolit podle očekávaného rozlišení, které musí odpovídat aplikaci a přesnosti mechanických součástí měřicího obvodu.

Snímač je připojen k elektronickému zařízení, ovladači nebo měřiči, které umožňuje zohlednit maximální vstupní frekvenci. Inkrementální kodér s vysokým rozlišením generuje více impulsů na otáčku než inkrementální kodér s nízkým rozlišením. V závislosti na rychlosti nastavené aplikací může mít výstup kodéru vyšší frekvenci, než dokáže zařízení připojené ke kodéru zvládnout. V tomto případě budete muset použít kodér s nižším rozlišením.

Rychlost

Kodéry mají maximální mechanickou rychlost v otáčkách za minutu a také maximální frekvenční odezvu. Je třeba vzít v úvahu obojí, stejně jako schopnosti frekvenční odezvy čtecí elektroniky.

Spolehlivost

Zatímco mnoho kodérů vyžaduje relativně čisté prostředí, jiné jsou zpevněné pro průmyslové použití. Tato charakteristika může souviset s metodou detekce rotace nebo typem pouzdra zařízení. Při výběru je tedy třeba vzít v úvahu pracovní prostředí.

Eltra nabízí širokou škálu těžkých enkodérů. Také u některých sérií je možné objednat zesílené kovové pouzdro.

Typy elektronických výstupů kodéru

Zde jsou některé nejběžnější výstupní typy kodéru Eltra.

1. Linkový ovladač a RS422 (diferenciální výstup). Line Driver může aktivně vynucovat nízké a vysoké výstupy, což mu umožňuje získávat a snižovat proud ze zátěže. V důsledku toho je generován vyšší proud při zachování delší přenosové vzdálenosti. Jak název napovídá, tento typ výstupu kodéru je oblíbený pro řadu průmyslových aplikací, zejména tam, kde je hladina hluku poměrně vysoká.

Výstup RS-422 (TTL) poskytuje konstantní úroveň signálu 5 V nezávisle na napájecím napětí.

2. Otevřete výstup kolektoru. Tento typ výstupu umožňuje přijímat signál s napěťovou úrovní určenou nikoli napájecím napětím kodéru, ale napětím přídavného zdroje energie. K tomu je nutné zapojit mezi silové obvody a výstup externí rezistor, jehož hodnota odporu je určena hodnotou napětí přídavného zdroje.

Eltra používá ve svých modelech NPN otevřený kolektor a PNP otevřený kolektor

3. Push-pull (HTL) . Tento typ výstupu je postaven na tranzistorech rpp a ppp a má nízkou výstupní impedanci, což umožňuje zvýšit proud dodávaný do zátěže. Tím se zvýší nosnost a zrychlí se procesy nabíjení a vybíjení nosnosti a tím se zvyšuje i rychlost.
4. Analogový kodér . Jedná se o snímač absolutní polohy, který má na výstupu signál 0-10 V; 4 – 20 mA; 0 – 5V; 0,5 – 4,5 V; 0 – 20 mA. Zařízení se používá k měření úhlu, náklonu, lineární polohy a posunutí. Získaly si oblibu v průmyslové automatizaci, nyní je aktivně nahrazují kodéry s digitálními signály. Analogové senzory si však nadále drží své místo díky vysoké spolehlivosti, snadnému zpracování signálu a jednotným rozměrům.
5. SSI (Synchronous Serial Interface). Umožňuje přenos dat absolutní polohy snímače po sériové lince synchronizované hodinami. Princip činnosti kodéru s rozhraním SSI je velmi podobný tomu standardnímu. Jeho hlavními částmi jsou světelný zdroj, kotouč s průhlednými a neprůhlednými okénky, porovnávací/spouštěcí obvody, fotoelektrické přijímače, paralelní/sériový převodník, monostabilní obvod, vstupní obvod pro hodinový signál a výstupní budič pro datový signál.