1， O que é codificador
Durante a operação de umMotor DC N20 com caixa de engrenagens sem-fim, parâmetros como corrente, velocidade e posição relativa da direção circunferencial do eixo rotativo são monitorados em tempo real para determinar o estado do corpo do motor e do equipamento que está sendo rebocado e, além disso, para controlar as condições operacionais do motor e do equipamento em tempo real, realizando assim muitas funções específicas, como servo e regulação de velocidade. Aqui, a aplicação de um encoder como um elemento de medição frontal não só simplifica muito o sistema de medição, mas também é preciso, confiável e poderoso. O encoder é um sensor rotativo que converte as grandezas físicas de posição e deslocamento de peças rotativas em uma série de sinais de pulso digitais, que são coletados e processados pelo sistema de controle para emitir uma série de comandos para ajustar e alterar o status operacional do equipamento. Se o encoder for combinado com uma barra de engrenagem ou parafuso, ele também pode ser usado para medir a posição e o deslocamento de peças móveis lineares.
2, a classificação do codificador
Classificação básica do codificador:
Um codificador é um dispositivo de medição de precisão, que combina mecânica e eletrônica. O sinal ou dados serão codificados, convertidos e utilizados para comunicação, transmissão e armazenamento de dados. De acordo com suas diferentes características, os codificadores são classificados da seguinte forma:
● Disco de código e escala de código. O codificador que converte o deslocamento linear em sinal elétrico é chamado de escala de código, e o que converte o deslocamento angular em sinal de telecomunicação é o disco de código.
● Encoders incrementais. Fornecem informações como posição, ângulo e número de voltas, e definem a respectiva taxa pelo número de pulsos por volta.
● Codificador absoluto. Fornece informações como posição, ângulo e número de voltas em incrementos angulares, e cada incremento angular recebe um código exclusivo.
● Encoder absoluto híbrido. O codificador absoluto híbrido emite dois conjuntos de informações: um conjunto de informações é usado para detectar a posição do polo com a função de informação absoluta, e o outro conjunto é exatamente o mesmo que as informações de saída do codificador incremental.
Encoders comumente usados em motores:
●Codificador incremental
Utilizando diretamente o princípio de conversão fotoelétrica para gerar três conjuntos de pulsos de onda quadrada A, B e Z. A diferença de fase entre os dois conjuntos de pulsos A e B é de 90°, facilitando a determinação da direção de rotação; a fase Z corresponde a um pulso por rotação e é utilizada para posicionamento do ponto de referência. Vantagens: construção simples, vida útil mecânica média superior a dezenas de milhares de horas, forte capacidade antiparasitária, alta confiabilidade e adequado para transmissão de longa distância. Desvantagens: não é possível gerar informações absolutas da posição de rotação do eixo.
● Codificador absoluto
Existem vários canais de código concêntricos ao longo da direção radial na placa de código circular do sensor, e cada canal é composto por setores transmissores e não transmissores de luz, e o número de setores de canais de código adjacentes é o dobro, e o número de canais de código na placa de código é o número de dígitos binários. Quando a placa de código está em posições diferentes, cada elemento fotossensível é convertido para o sinal de nível correspondente de acordo com a luz ou não, formando o número binário.
Este tipo de codificador se caracteriza pela ausência de contador e pela possibilidade de leitura de um código digital fixo correspondente à posição em qualquer posição do eixo rotativo. Obviamente, quanto mais canais de código, maior a resolução, e para um codificador com resolução binária de N bits, o disco de código deve ter N canais de código. Atualmente, existem codificadores absolutos de 16 bits na China.
3, o princípio de funcionamento do codificador
Por um disco de código fotoelétrico com eixo no centro, há linhas circulares de passagem e inscrição escuras, e há dispositivos fotoelétricos de transmissão e recepção para lê-lo, e quatro grupos de sinais de onda senoidal são combinados em A, B, C e D. Cada onda senoidal difere em 90 graus de diferença de fase (360 graus em relação a uma onda circunferencial), e os sinais C e D são invertidos e sobrepostos nas fases A e B, o que pode melhorar o sinal estável; e outro pulso de fase Z é emitido para cada revolução para representar a posição de referência da posição zero.
Como as duas fases A e B são diferentes em 90 graus, pode-se comparar se a fase A está na frente ou a fase B está na frente para discernir a rotação para frente e para trás do codificador, e o bit de referência zero do codificador pode ser obtido através do pulso zero. Os materiais da placa de código do codificador são vidro, metal, plástico, a placa de código de vidro é depositada no vidro com uma linha gravada muito fina, sua estabilidade térmica é boa, alta precisão, a placa de código de metal para passar diretamente e não a linha gravada, não é frágil, mas como o metal tem uma certa espessura, a precisão é limitada, sua estabilidade térmica é uma ordem de magnitude pior do que a do vidro, a placa de código de plástico é econômica, seu custo é baixo, mas a precisão, estabilidade térmica e vida útil são ruins.
Resolução - codificador para fornecer quantas linhas gravadas, através ou escuras, por 360 graus de rotação é chamado de resolução, também conhecido como indexação de resolução, ou diretamente quantas linhas, geralmente em indexação de 5 a 10.000 linhas por revolução.
4， Princípio de medição de posição e controle de feedback
Os encoders ocupam um lugar de extrema importância em elevadores, máquinas-ferramentas, processamento de materiais, sistemas de feedback de motores, bem como em equipamentos de medição e controle. O encoder utiliza uma grade e uma fonte de luz infravermelha para converter o sinal óptico em um sinal elétrico de TTL (HTL) por meio de um receptor. Ao analisar a frequência do nível TTL e o número de níveis altos, o ângulo de rotação e a posição de rotação do motor são refletidos visualmente.
Como o ângulo e a posição podem ser medidos com precisão, o codificador e o inversor podem ser formados em um sistema de controle de malha fechada para tornar o controle mais preciso, razão pela qual elevadores, máquinas-ferramentas, etc. podem ser usados com tanta precisão.
5，Resumo
Em resumo, entendemos que os encoders são divididos em incrementais e absolutos, de acordo com sua estrutura, e ambos convertem outros sinais, como sinais ópticos, em sinais elétricos que podem ser analisados e controlados. Os elevadores e máquinas-ferramentas comuns em nosso dia a dia baseiam-se no ajuste preciso do motor e, por meio do controle em malha fechada por feedback do sinal elétrico, o encoder com inversor também é uma maneira natural de obter um controle preciso.
Data de publicação: 20 de julho de 2023