Por que preciso de um encoder no meu motor? Como os encoders funcionam?

O que é um codificador?

Durante a operação do motor, o monitoramento em tempo real de parâmetros como corrente, velocidade de rotação e a posição relativa da direção circunferencial do eixo rotativo determina o status domotorcorpo e do equipamento rebocado e, além disso, controle em tempo real do motor e das condições de operação do equipamento, realizando assim servo-regulagem, regulagem de velocidade e muitas outras funções específicas.

Aqui, a aplicação do codificador como elemento de medição front-end não apenas simplifica muito o sistema de medição, mas também o torna preciso, confiável e potente.

Um encoder é um sensor rotativo que converte a posição e o 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 que ajustam e alteram o status operacional do equipamento. Se o encoder for combinado com uma barra de engrenagem ou parafuso, ele também pode ser usado para medir as grandezas físicas de posição e deslocamento de peças móveis lineares.

Classificação básica do codificador

Codificador é uma combinação mecânica e eletrônica de dispositivos de medição de precisão, que codificam o sinal ou os dados para conversão, comunicação, transmissão e armazenamento de dados do sinal.
O codificador é um dispositivo de medição de precisão que combina componentes mecânicos e eletrônicos para codificar, converter, comunicar, transmitir e armazenar sinais e dados. De acordo com diferentes características, a classificação do codificador é a seguinte: disco de código e escala de código: deslocamento linear em sinais elétricos, chamado codificador de escala de código, deslocamento angular em telecomunicações para o disco de código; codificador incremental: para fornecer posição, ângulo e número de voltas, etc., para o número de pulsos por volta para definir a taxa de separação. codificador absoluto: fornece informações como posição, ângulo e número de revoluções em incrementos angulares, cada incremento angular recebe um código exclusivo.
- Encoders absolutos híbridos: Os codificadores absolutos híbridos produzem dois conjuntos de informações: um conjunto de informações é usado para detectar a posição dos polos magnéticos, com a função de informações absolutas; o outro conjunto é exatamente o mesmo que as informações de saída dos codificadores incrementais.

Codificadores comumente usados ​​paramotores

Codificador incremental

Utilizando diretamente o princípio da conversão fotoelétrica, são emitidos três conjuntos de pulsos de onda quadrada A, B e Z. A e B, com dois conjuntos de pulsos com diferença de fase de 90°, permitem determinar facilmente a direção de rotação; a fase Z gera um pulso a cada volta, utilizado para posicionamento do ponto de referência. Vantagens: princípio de construção simples, vida útil mecânica média de dezenas de milhares de horas ou mais, forte capacidade antiparasitária, alta confiabilidade, adequado para transmissão de longa distância. Desvantagens: não é possível emitir informações de posição absoluta da rotação do eixo.

Encoders absolutos

Sensor digital de saída direta, disco de código circular do sensor ao longo da direção radial de uma série de canais de código concêntricos, cada canal pelos setores transparentes e impermeáveis ​​à luz entre a composição do número de setores de canais de código adjacentes é uma relação dupla entre o número de canais de código no disco de código é o número de dígitos binários no número de canais de código é o número de bits de seu disco de código, no disco de código do lado da fonte de luz, o outro lado do correspondente a cada canal de código há um elemento fotossensível; quando o disco de código está em uma posição diferente, o elemento fotossensível de acordo com a luz ou não converte o sinal de nível correspondente para formar um número binário. Quando o disco de código está em posições diferentes, cada elemento fotossensível converte o sinal de nível correspondente de acordo com se está iluminado ou não para formar um número binário.

Este tipo de codificador se caracteriza por não necessitar de contador e por poder ler um código digital fixo correspondente à posição em qualquer posição do eixo rotativo. Obviamente, quanto maior o canal de código, maior a resolução. Para um codificador com resolução binária de N bits, o disco de código deve ter N canais de código de barras. Atualmente, existem codificadores absolutos de 16 bits.

Princípio de funcionamento do codificador

Por um centro com o eixo da placa de código fotoelétrico, que tem um anel através das linhas escuras, há dispositivos transmissores e receptores fotoelétricos para ler, para obter quatro conjuntos de sinais de onda senoidal combinados em A, B, C, D, cada onda senoidal com uma diferença de fase de 90 graus (em relação a uma onda circunferencial para os 360 graus), a inversão do sinal C, D, sobreposta às duas fases A, B, que pode ser aprimorada para estabilizar o sinal; e o outro a cada volta para emitir um pulso de fase Z em nome da posição zero Posição de referência.
Como a diferença de duas fases A e B é de 90 graus, pode ser comparada com a fase A na frente ou com a fase B na frente, para discernir a rotação positiva e reversa do codificador, através do pulso zero, você pode obter a posição de referência zero do codificador.

O material do disco codificador é vidro, metal e plástico. O disco de vidro é depositado no vidro sobre uma linha gravada muito fina. Sua estabilidade térmica é boa e de alta precisão. O disco de metal passa diretamente pela linha gravada, sem ser frágil. No entanto, devido à espessura do metal, a precisão é limitada e sua estabilidade térmica é inferior à do vidro em uma ordem de magnitude. O disco de plástico é econômico, seu custo é baixo, mas a precisão, a estabilidade térmica e a expectativa de vida são piores. Os discos de plástico são econômicos, mas a precisão, a estabilidade térmica e a vida útil são piores.

Resolução - codificador para fornecer quantas linhas escuras ou passantes por 360 graus de rotação é chamado de resolução, também conhecida como resolução do índice, ou diretamente chamado de quantas linhas, geralmente 5 a 10.000 linhas por índice de revolução.

Princípios de Medição de Posição e Controle de Feedback

Os encoders ocupam uma posição extremamente importante em elevadores, máquinas-ferramentas, processamento de materiais, sistemas de feedback de motores e equipamentos de medição e controle. Utilizam grades ópticas e fontes de luz infravermelha para converter sinais ópticos em sinais elétricos TTL (HTL) por meio de um receptor, que reflete visualmente o ângulo de rotação e a posição do motor, analisando a frequência do nível TTL e o número de níveis altos.

Como o ângulo e a posição podem ser medidos com precisão, é possível formar um sistema de controle de malha fechada com o codificador e o inversor para tornar o controle ainda mais preciso, razão pela qual elevadores, máquinas-ferramentas, etc. podem ser usados ​​com tanta precisão.

Resumo

Em resumo, entendemos que o encoder é dividido em dois tipos, incremental e absoluto, de acordo com sua estrutura. Outros sinais, como sinais ópticos, também podem ser analisados ​​e controlados em sinais elétricos. Vivemos em um elevador comum, onde as máquinas-ferramentas se baseiam na regulagem precisa do motor, através do controle em malha fechada por meio do feedback do sinal elétrico. O encoder com conversor de frequência também é uma questão natural para obter um controle preciso.