Acest articol discută diferite tipuri de encodere de motor în automatizare, în special encodere liniare și rotative și aplicațiile acestora.
I. Ce este un codificator de motor?
Un encoder de motor este un dispozitiv care înregistrează date de poziție pentru sistemele de control al automatizării sau orice mașină care conține motoare care necesită informații de poziție. De la brațe robotizate la imprimante 3D, acestea sunt omniprezente. Codificatoarele joacă un rol critic în a permite mașinilor autonome să funcționeze corect. Acestea permit măsurarea precisă a componentelor în mișcare în cadrul unui sistem.
Codificatoarele de motor oferă beneficii în mai multe domenii. De exemplu, codificatoarele liniare sunt utilizate în mod obișnuit în aplicațiile pe șine și permit mașinilor CNC și imprimantelor 3D să creeze piese cu precizie, în timp ce codificatoarele rotative fac posibile brațele robotizate în producție. Semnalele pe care le transmit activează diferite ieșiri pe controlere sau PLC-uri la momentul precis necesar.
II. Cum funcționează codificatoarele de motor?
Codificatoarele funcționează furnizând informații electrice dispozitivelor de control bazate pe unul dintre cele două sisteme distincte: rotativ sau liniar. Există mai multe mecanisme în codificatoare pentru a converti modificările fizice în date electrice: rezistive, mecanice, magnetice și optice. Codificatoarele optice sunt cele mai comune în producție. Acestea conțin cel puțin un transmițător de lumină și un receptor de lumină pentru a converti mișcarea fizică în semnale electrice pentru procesarea controlerului. Indiferent de metoda de conversie folosită, codificatoarele sunt întotdeauna clasificate ca codificatoare liniare sau rotative.
În codificatoarele optice, atât tipurile rotative, cât și cele liniare utilizează „ferestre” tăiate într-o suprafață solidă, permițând luminii să pătrundă în unitatea de recepție doar în mod incremental. Codificatoarele liniare folosesc senzori pentru a detecta diferite modele într-o bandă de-a lungul lungimii căii, în timp ce codificatoarele rotative constau dintr-un disc cu sloturi care transmit semnale înapoi către sistemul de control.
În sistemele optice, emițătorul emite un fascicul de lumină constant care este întrerupt progresiv pe măsură ce sistemul se mișcă. Ori de câte ori receptorul detectează lumină de la transmițător, acesta trimite un semnal electric controlerului. Există diverse configurații de disc sau pistă pentru a bloca/primi lumina, în funcție de aplicație. Acestea includ codificatoare de poziție absolută și codoare incrementale.
III. Codificatoare absolute și codificatoare incrementale: care este diferența?
Codificatoarele absolute folosesc mai mulți senzori de lumină pentru a trimite coduri binare către controler. Acestea prezintă sloturi distincte corespunzătoare perechilor de emițătoare/receptoare de lumină. Pentru codificatoarele absolute cu o singură rotație, aceste sloturi generează un cod binar care indică poziția unghiulară într-o singură rotație a motorului.
În aplicațiile care necesită o precizie mai mare și o rază de acțiune mai mare, codificatoarele cu mai multe-turnări utilizează reductoare de viteză și două discuri de codare pentru a obține o gamă mai mare de poziții cunoscute. Codificatoarele absolute sunt mai potrivite pentru scenariile care necesită date de poziție după pierderea puterii, cel mai frecvent în circuitele de siguranță. Codificatoarele incrementale dispun de sloturi uniform distanțate pentru a trimite impulsuri către controler. Aceste codificatoare se bazează pe impulsuri numărate de la o poziție zero, ceea ce face crucial să existe o poziție cunoscută pentru a reporni numărătoarea dacă sistemul pierde puterea din orice motiv.
Când este necesară doar viteza motorului, un semnal analogic poate fi trimis controlerului, permițându-i să proceseze aceste date pentru aplicații utile. Dacă procesul necesită date de poziție, encoderul poate trimite impulsuri electrice controlerului pentru a descifra poziția motorului în zona de delimitare a acestuia.
IV. Unde se folosesc codificatoarele liniare?
Codificatoarele liniare transmit semnale de impuls electric către controlere prin senzori sau „crestături” pe o scară. Aceste semnale de impuls pot fi decodificate de un PLC și convertite în instrucțiuni pe care dispozitivul le va urma.
Codificatoarele liniare sunt mai potrivite pentru aplicațiile cu poziționare glisante, cum ar fi imprimantele 3D sau mașinile CNC. Aceștia excelează în procesele care necesită transmisie de date precisă și de mare-viteză către controlori. Anumite codificatoare liniare, dacă nu codoare absolute, necesită o poziție de referință pentru a găsi zero după pierderea puterii sau repornirea PLC/controlerului.
Encoderele absolute folosesc reprezentarea binară pentru poziție, în timp ce codificatoarele incrementale trimit doar impulsuri numărate de controler după pornire. Întrerupătoarele de limită sau senzorii pot furniza un punct de referință atunci când datele de poziție trebuie resetate.
Codificatoarele liniare bazate pe -cod-absolut își pot determina poziția fără mișcare sau puncte de referință. Ei folosesc coduri binare de la mai multe scale pentru a stabili poziția. Acest lucru oferă o mai mare flexibilitate pentru procesele de aplicare și deschide mai multe oportunități în domeniile care necesită siguranță la repornire.
V. Aplicații ale codificatoarelor rotative
Codificatoarele rotative constau dintr-o scară circulară atașată la arborele motorului. Pe măsură ce motorul se rotește, senzorii de lumină care citesc modele pe cântar trimit numărătoare de impulsuri sau coduri binare către PLC. Codificatoarele rotative sunt extrem de utile în aplicațiile care necesită măsurarea vitezei motorului sau în care distanța este dificil de măsurat fără rotirea motorului, cum ar fi servomotoarele din brațele robotice. Aplicațiile care necesită controlul vitezei motorului folosesc codificatoare incrementale care generează numărătoare de impulsuri pentru a măsura viteza motorului.
Scara codificatorului are un anumit număr de sloturi, iar PLC-ul numără aceste sloturi pe măsură ce motorul se rotește. Acest număr poate fi apoi convertit în RPM. Un exemplu în care acest lucru este util este pe un motor cu bandă transportoare. Anumiți parametri pot necesita viteze diferite ale curelei, iar PLC-ul se poate ajusta în consecință în funcție de turația motorului. De asemenea, sunt utile în aplicațiile în care precizia este critică, deoarece produc date mai precise decât codificatoarele rotative absolute. În ciuda preciziei lor mai mari, nu pot citi poziția fără mișcare și pot necesita o poziție de referință după pierderea comunicării cu PLC-ul.
Codificatoarele absolute pot fi utilizate și ca codificatoare rotative pentru motor. Acestea sunt mai potrivite pentru situațiile care necesită date unghiulare. Ele păstrează, de asemenea, capacitatea de a rechema poziția după comunicare sau pierderea puterii între encoder și controler, spre deosebire de codificatoarele rotative incrementale care necesită mișcare pentru a transmite date.