1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Энкодер двигателя что это такое

Энкодеры. Виды и работа. Особенности и применение

Коротко энкодеры можно назвать преобразователями угловых перемещений. Они служат для модификации угла поворота объекта вращения, например, вала какого-либо механизма, в сигнал электрического тока. При этом определяется не только угол поворота вала, но и его направление вращения, а также скорость вращения и текущая позиция относительно первоначального положения.

Наиболее популярными энкодеры стали при их использовании в системах точного перемещения, на станкостроительных заводах, в производственных комплексах с применением робототехники, в измерительных устройствах, в которых необходима регистрация точных измерений наклонов, поворотов, вращений и углов.

Как подключаются энкодеры

Подключить энкодер легко — ведь это фактически датчик с транзисторными выходами. В простейшем случае выход энкодера можно подключить ко входу счетчика, и запрограммировать его на измерение скорости.

Но чаще всего выходные сигналы энкодера обрабатываются в контроллере. А далее путем расчетов можно получить информацию о скорости, направлении вращения, ускорении, положении объекта.

Энкодеры подключают не только к контроллеру. Он также может подключаться к преобразователю частоты, питающему электродвигатель. Таким образом, появляется возможность точного позиционирования, а также поддержания нужной скорости и момента вращения двигателя без использования контроллера.

Стабильность скорости

Для обеспечения бесперебойной работы привода, энкодер должен сообщать необходимое количество информации о его позиции. Но это еще не все: инженеру следует обратить внимание на качество этой информации. Увеличение разрешения энкодера достигается за счет интерполяции нескольких компонентных сигналов. Ошибки в измерениях, чрезмерные помехи и другие факторы могут негативно повлиять на результаты измерений отдельных компонентов и, как следствие, на результат интерполяции. По этой причине выходной сигнал постоянно «колеблется». В высококачественных энкодерах ошибки интерполяции не превышают 1-2%. (см. рис. 1 и 2).

Ошибки интерполяции негативно отражаются на точности позиционирования, но в первую очередь они искажают измерения скорости. Малые оборотные скорости сопровождаются низкой частотой ошибок интерполяции, которые интерпретируются как помехи. В результате регулятор скорости пытается компенсировать распознанные им отклонения скорости, вырабатывая соответствующие [постоянно меняющие направление – прим. пер.] значения тока двигателя. Минимальная вибрация вала двигателя сопровождается характерным шумом. С ростом скорости увеличивается частота ошибок интерполяции. В связи с ограниченной пропускной способностью двигателя вибрации вала не видны, но в сигналах регуляторов помехи по-прежнему присутствуют и дают знать о себе при значительном усилении отдельных операций контроллера.

Читать еще:  Что такое тип двигателя и его объем

Большая точность энкодеров и устойчивость измерений к помехам уменьшают также перебои тока в двигателе, и, следовательно, снижают мощность потерь и выделение тепла. На рис. 3 представлено течение тока в двигателе в функции использованного энкодера: ресольвера, индукционного энкодера и оптического энкодера.

3.3.2. Пример¶

Рассмотрим подключение двигателя с энкодером CUI INC AMT112S-V к контроллеру 8SMC5-USB на примере двухфазного шагового мотора Nanotec ST5918L3008-B.

3.3.2.1. Подготовка¶

Для начала работы нам понадобятся:

  • Мотор;
  • Энкодер;
  • Распиновка разъёма D-SUB для 8SMC5-USB;
  • Спецификация на мотор ;
  • Спецификация на энкодер ;
  • Паяльное оборудование: паяльник, провода, флюс, припой, кусачки, термоусадочные трубки разных размеров;
  • Винты M2.5×6 для крепления энкодера;
  • D-SUB корпус + разъём (male) и провода для изготовления своего кабеля;

3.3.2.2. Подключение мотора и энкодера к контроллеру¶

Прежде чем начать работу, соберите энкодер в соответствие с инструкцией по сборке, прилагаемой к нему.

Мотор без энкодера. Обратите внимание на 2 отверстия М2.5 к которым обычно крепится энкодер

Мотор с прикреплённым энкодером

Смотрим в спецификацию мотора и находим маркировку выводов (для Nanotec ST5918L3008-B она находится справа внизу в спецификации):

Существует последовательное и параллельное соединение обмоток, причём каждое из соединений позволяет получить свои характеристики для мотора. Мы соединим обмотки последовательно (на картинке выше обозначено красным). Для этого провода, имеющие два цвета BLK/WHT и GRN/WHT, а также RED/WHT и BLU/WHT надо соединить между собой попарно. Далее необходимо поставить в соответствие А, не А, В, не В контактам разъёма контроллера, контакты обмоток мотора ST5918L3008-B: чёрный, зелёный, красный, голубой. Одна обмотка — это соединение Aне А или Вне В. После соединения между собой двухцветных проводов, получится что одна обмотка мотора — это соединение чёрный — зелёный, а другая красный — голубой. Поэтому соответствие контактов будет таким: чёрный- А, зелёный — не А, красный — В, голубой — не В. Это же соответствие видно на картинке Тип соединения выше.

Читать еще:  Электромагнит останова двигателя принцип работы

Для подключения энкодера откройте спецификацию на энкодер и найдите на его разъёме 5 контактов: A+ (канал А), B+ (канал B, сдвинутый относительно A на 90 град), Z+ (счётчик оборотов), 5V, GND. Их надо вывести от энкодера 5 проводами и пустить вместе с проводами от мотора, т.к. далее они пойдут на один разъём. Энкодер CUI INC AMT112S-V имеет 18-пиновый вход, поэтому надо сделать кабель с таким же разъёмом на конце, чтобы вывести необходимые сигналы:

Контакты энкодера A+, B+, Z+, 5V и GND соответствуют контактам 10, 11, 12, 5, 7 D-SUB male разъёма соответственно.

Для удобства воспользуйтесь таблицами подключения к D-SUB разъёму (в скобках указан номер пина на соответствующем разъёме):

Контакты энкодераКонтакты D-SUB
A+ (10)Энкодер А (10)
B+ (8)Энкодер B (11)
Z+ (12)Вход датчика оборотов (12)
5V (6)Выход 5В, 100 мА (5)
GND (4)Земля логическая (7)
Контакты мотораКонтакты D-SUB
A (BLK)ШД фаза A (4)
not A (GRN)ШД фаза не A (3)
B (RED)ШД фаза B (2)
not B (BLU)ШД фаза не B (1)

    Припаяйте вышеуказанные контакты к D-SUB male разъёму:

    Провода от мотора и энкодера, собранные при помощи термоусадочной трубки. Обратите внимание на наличие термоусадочных трубок малого размера на проводах, идущих к обмоткам мотора (BLK, GRN, RED и BLU), а также на соединённые вместе двухцветные провода (BLK/WHT и GRN/WHT, RED/WHT и BLU/WHT). Тоненькие проводки — это контакты энкодера. Их 5 штук.

    Припаянные контакты обмоток мотора

    Готовый провод, идущий от мотора с D-SUB разъёмом на конце

    Рекомендация: используйте термоусадочные трубки малого диаметра (2-3 мм) при пайке контактов к D-SUB разъёму и большого диаметра — для того, чтобы через них пропустить все провода, идущие от мотора и энкодера. Надевайте трубки до пайки.

    Сверху на разъём одевается защитный кожух

    Теперь мотор можно подключить к контроллеру 8SMC5-USB.

    Описание и настройки профиля дана в следующей главе Ручная настройка профиля .

    Читать еще:  Ваз неустойчивая работа непрогретого двигателя

    Монтаж и подключение датчиков поворота

    Как правило, энкодеры устанавливают на валах, с которых нужно считывать информацию. Чтобы компенсировать различия в размерах, используют переходные муфты. Важно прочно закрепить корпус датчика при монтаже.

    Чаще всего угловые энкодеры работают вместе с контроллерами. Преобразователь подключают к нужным выходам. Затем программа определяет положение объекта в текущий момент, его скорость и ускорение.

    Варианты подключения

    В самом простом варианте, энкодер подключают к счетчику, запрограммированному измерять скорость.

    Однако чаще работа энкодера осуществляется вместе с контроллером. Примером служат датчики поворота на валах двигателей, совмещающих какие-либо детали между собой. С помощью вычислений на основе поступающих данных, система отслеживает зазор между деталями. Когда достигнуто некоторое минимальное значение, совмещение деталей останавливается, чтобы их не повредить.

    Другой случай — подключение энкодеров на двигателях с частотными преобразователями, где они служат элементами обратной связи. Здесь принцип того, как подключить устройство, еще проще. Датчик угла поворота подключается к ним с помощью платы сопряжения. Это позволяет точно поддерживать скорость и момент двигателя.

    При использовании самодельного энкодера, сделанного своими руками, способ подключения может быть другим. Желательно проверить оба перечисленных варианта, доведя устройство до исправной работы.

    После подключения желательно проверить все мультиметром.

    Упрощенная замена энкодера

    Автономные энкодеры были установлены на огромном количестве машин, и хотя большинство из них часто обеспечивало длительный, надежный сервис, срок службы и уровень износа могут ухудшить их производительность и надежность. Когда приходит время искать замену, владельцы машин могут оказаться в шоке: найти старые модели становится проблематично, а иногда и невозможно.

    Производитель энкодеров Posital облегчает поиск подходящих замен для труднодоступных устройств. Благодаря философии модульного дизайна и технологии производства, компания может создавать новые датчики с механическими, электрическими и эксплуатационными характеристиками, которые дублируют характеристики более старых продуктов их и других производителей, одновременно снижая затраты. Инструмент Posital Encoder Match позволяет клиентам вводить номер модели продуктов от многих производителей и находить функционально эквивалентные модели из каталога компании.

    голоса
    Рейтинг статьи
    Ссылка на основную публикацию
    Adblock
    detector