Gambaran Keseluruhan Pengekod
Pengekod ialah peranti elektromekanikal yang dipasang pada aci motor yang menjejak dan menyalurkan kembali kelajuan dan kedudukan motor dengan mengeluarkan denyutan digital. Prinsip kerja terasnya adalah seperti berikut: dengan mengira denyutan yang dijana oleh pengekod, sistem boleh mengira anjakan kedudukan semasa motor berbanding kedudukan terakhir yang diketahui, dengan itu mengesahkan sama ada motor telah mencapai kedudukan sasaran dengan tepat.
Struktur asas pengekod terdiri daripada sumber cahaya, cakera (cakera kod) dengan slot terukir di sepanjang tepinya, dan penerima cahaya. Apabila cakera kod berputar bersama-sama aci motor, slot memotong sumber cahaya statik berterusan ke dalam satu siri kilat. Penerima cahaya mengesan perubahan ini antara terang dan gelap dan menukarnya kepada isyarat nadi gelombang-persegi digital, yang kemudiannya dikeluarkan kepada pengawal utama. Jika resolusi pengekod sepadan dengan resolusi langkah motor, pengekod akan menjana satu nadi yang sepadan untuk setiap langkah pergerakan motor.
I. Pengekod Tambahan
1. Prinsip Kerja dan Isyarat Output
Pengekod tambahan beroperasi dengan menjana satu siri denyutan semasa gerakan. Cakera kodnya mempunyai slot yang diedarkan secara seragam. Apabila aci berputar, pikap fotoelektrik tetap mengesan perubahan dalam cahaya yang dihantar dan mengeluarkan urutan nadi berterusan. Pengekod tambahan standard biasanya menyediakan dua isyarat gelombang-persegi dengan perbezaan fasa 90 darjah (Saluran A dan Saluran B), dikenali sebagai "isyarat kuadratur." Hubungan fasa antara dua isyarat ini digunakan untuk menentukan arah putaran dengan tepat.
2. Relativiti Maklumat Kedudukan dan Isu Kerugian-Kuasa
Output pengekod tambahananjakan relatifmaklumat dan bukannya kedudukan mutlak. Selepas sistem dihidupkan, pengekod mula mengira dan mengeluarkan denyutan, dan kaunter atau pengawal luaran mengumpul denyutan ini untuk mengira kedudukan semasa. Walau bagaimanapun, sebaik sahaja kuasa hilang, output nadi berhenti, dan jika nilai kiraan yang disimpan secara luaran tidak mempunyai kuasa sandaran, ia akan hilang. Selepas kuasa dipulihkan, pengekod tidak boleh secara automatik mengetahui kedudukan aci semasa, dan nilai kiraan akan bermula semula dari sifar.
3. Keperluan Homing (Kembali ke Rujukan)
Disebabkan oleh ciri-ciri di atas, sistem yang menggunakan pengekod tambahan mesti melakukan operasi "homing" setiap kali ia dimulakan atau dimulakan semula selepas kegagalan kuasa. Operasi ini biasanya memacu motor untuk bergerak sehingga titik rujukan fizikal yang dipratentukan dicetuskan, seperti suis had, suis magnetik atau nadi indeks fasa-Z pada cakera pengekod. Setelah titik ini ditemui, sistem menetapkan semula atau menetapkan pembilang kedudukan kepada nilai yang diketahui, yang kemudiannya berfungsi sebagai rujukan mutlak untuk semua gerakan berikutnya.
4. Kelebihan, Kelemahan, dan Aplikasi
Kelebihan:Struktur yang agak mudah, kos rendah dan kebolehpercayaan yang tinggi.
Kelemahan:Maklumat kedudukan hilang selepas kuasa-dimatikan dan bergantung pada operasi homing; keupayaan anti-gangguan agak lemah dan denyutan hingar mungkin tersilap dikira ke dalam kedudukan.
Penyelesaian:Untuk aplikasi yang memerlukan pengekalan kedudukan selepas kuasa-dimatikan, bateri sandaran boleh digunakan untuk membekalkan kuasa ke kaunter atau unit storan.
II. Pengekod Mutlak
1. Prinsip Teras: Pengekodan Kedudukan Mutlak Unik
Ciri asas pengekod mutlak ialah setiap kedudukan mekanikal pada cakera kodnya diberikan akod digital yang unik. Ini biasanya dicapai dengan menghasilkan berbilang trek kod sepusat pada cakera (setiap trek mewakili satu bit binari) dan menggunakan berbilang penderia fotoelektrik bebas. Oleh itu, walaupun semasa pegun atau dimatikan, isyarat keluaran secara langsung sepadan dengan kedudukan sudut mutlak aci.
2. Pengekalan Kedudukan Selepas Kuasa-Dimatikan dan Ketersediaan Segera dihidupkan-Naik
Memandangkan maklumat kedudukan ditentukan secara unik oleh corak fizikal cakera kod, pengekod mutlak tidak kehilangan kedudukan selepas kuasa-dimatikan. Apabila sistem dihidupkan semula, pengawal boleh membaca kod kedudukan mutlak semasa dengan serta-merta tanpa melakukan apa-apa operasi perumah, mencapai "menghidupkan-dan sedia-untuk-digunakan," yang meningkatkan kecekapan dan keselamatan permulaan dengan sangat baik.
3. Jenis Pusingan-Tunggal dan Berbilang-
Pengekod mutlak-tunggalmemberikan nilai kedudukan unik dalam satu putaran 360 darjah dan sesuai untuk aplikasi di mana julat perjalanan kurang daripada satu revolusi.
Pengekod mutlak berbilang-belokbukan sahaja memberikan nilai unik dalam satu revolusi, tetapi juga merekodkan bilangan pusingan melalui kotak gear dalaman atau mekanisme pengiraan elektronik. Ia boleh memberikan kedudukan mutlak global pada berbilang pusingan (contohnya, sehingga 4096 pusingan) dan sesuai untuk-aplikasi kedudukan perjalanan yang panjang.
4. Isyarat dan Kelebihan
Kod keluaran:Kod kelabu biasanya digunakan, di mana hanya sedikit perubahan antara kedudukan bersebelahan, dengan berkesan menghalang ralat bacaan.
Keupayaan anti-gangguan:Kedudukan ditentukan oleh bacaan segera corak cakera kod, jadi denyutan hingar elektrik sekali-sekala tidak terkumpul, mengakibatkan imuniti bunyi yang kuat.
Keselamatan dan fleksibiliti yang tinggi:Kedudukan boleh disahkan serta-merta semasa-dihidupkan, mengelakkan risiko yang disebabkan oleh bermula dari kedudukan yang tidak diketahui; sebarang titik boleh digunakan sebagai rujukan boleh atur cara, menjadikan reka bentuk sistem lebih fleksibel.
III. Pengekod Mutlak Mekanikal (Jenis Magnetik)
Ini ialah jenis penyelesaian pengesan kedudukan mutlak baharu berdasarkan prinsip penderiaan magnetik, menggabungkan kuasa-mati memori dengan toleransi persekitaran yang tinggi.
1. Prinsip Pengesanan Kedudukan Pusing-Tunggal
Terasnya terdiri daripada magnet komposit khas yang dipasang di tengah aci motor (dengan kemagnetan bipolar di tengah dan kemagnetan berbilang kutub di pinggir) dan penderia magnetoresistif yang sepadan. Sensor membacaarahmedan magnet pusat untuk mendapatkan sudut mutlak kasar (contohnya, diselesaikan hingga 180 darjah ), dan pada masa yang sama mengesanperubahan fasadaripada-ketumpatan tinggi medan magnet persisian untuk mendapatkan-pecah bahagian sudut resolusi tinggi. Dengan menggabungkan kedua-duanya, kedudukan mutlak-single tepat yang tepat boleh dikira.
2. Berbilang-Prinsip Pengesanan Kedudukan Pusingan
Untuk mencapai pengesanan kedudukan mutlak berbilang-pusingan, sistem memperkenalkan kereta api gear ketepatan. Gear utama dipasang pada aci motor dan diikuti dengan satu siri gear pengurangan dengan nisbah gigi tertentu. Setiap gear dilengkapi dengan magnet dan sensornya sendiri.
Prinsip kerja:Apabila aci motor berputar, setiap gear berputar pada kelajuan yang berbeza. Magnet pada gear ini menjana gabungan unikperbezaan fasaberkaitan dengan kedudukan mereka. Sistem ini mengesan fasa fluks magnet setiap gear dan, dengan menyahkod set perbezaan fasa ini, secara unik boleh menentukan kedudukan mekanikal mutlak aci motor dalam julat sehingga beberapa ribu pusingan.
Ciri reka bentuk:Kiraan gigi gear direka khas supaya kombinasi perbezaan fasa hanya berulang selepas mencapai bilangan pusingan maksimum yang boleh dikesan (contohnya, 1800 pusingan), dengan itu memastikan keunikan kod kedudukan. Gear hanya digunakan untuk pengesanan dan tidak membawa beban kuasa. Ia diperbuat daripada-bahan resin pelincir sendiri, memastikan hayat perkhidmatan yang panjang.
3. Kelebihan Teras dan Senario Aplikasi
Tiada bateri, ingatan kekal:Maklumat kedudukan ditentukan oleh kedudukan fizikal gear mekanikal dan corak magnet, dan tidak pernah hilang walaupun selepas kehilangan kuasa sepenuhnya.
Toleransi alam sekitar yang tinggi:Tanpa komponen optik ketepatan dan reka bentuk penderiaan magnet yang tertutup sepenuhnya, ia menawarkan rintangan yang jauh lebih baik terhadap habuk, pencemaran minyak, pemeluwapan, getaran dan kejutan suhu tertentu daripada pengekod optik.
Keseimbangan antara kos dan kebolehpercayaan:Walaupun peleraian mungkin tidak sepadan dengan pengekod optik-peringkat teratas, strukturnya yang teguh, kebolehpercayaan tinggi dan reka bentuk percuma-bateri percuma-menyelenggara menjadikannya pilihan ideal untuk aplikasi industri yang menuntut ketahanan, keselamatan dan penyingkiran penyelenggaraan bateri.
IV. Rumusan dan Rujukan Pemilihan
| Ciri | Pengekod Tambahan | Pengekod Mutlak Optik | Pengekod Mutlak Mekanikal (Magnetik). |
|---|---|---|---|
| Maklumat kedudukan | Anjakan relatif | Kedudukan mutlak tersedia semasa-dihidupkan | Kedudukan mutlak kekal (tiada bateri) |
| Selepas kuasa-dimatikan | Kedudukan hilang, homing diperlukan | Kedudukan dikekalkan (bergantung pada bateri atau memori tidak-tidak menentu) | Kedudukan dikekalkan secara kekal, tiada kuasa diperlukan |
| Kekebalan bunyi | Purata (denyut hingar mungkin tersalah kira) | Baik (kedudukan dibaca serta-merta, bunyi tidak terkumpul) | bagus |
| Toleransi alam sekitar | bagus | Purata (sensitif kepada habuk dan pemeluwapan) | Cemerlang (tahan minyak, getaran, perubahan suhu) |
| kos | rendah | Sederhana hingga tinggi | Sederhana |
| Aplikasi biasa | Sistem sensitif kos-di mana homing boleh diterima,-terbuka atau kawalan gelung-tertutup mudah | -CNC berketepatan tinggi, robotik, persekitaran bersih yang memerlukan kuasa-pada kesediaan | Peralatan luar, jentera berat, peralatan logistik dan persekitaran industri yang keras atau aplikasi berkenaan penyelenggaraan bateri |
Kesimpulan
Untuk-motor stepper gelung terbuka atau sistem servo standard,pengekod tambahankekal sebagai pilihan arus perdana kerana keberkesanan kos-nya yang tinggi. Dalam aplikasi yang memerlukan "menghidupkan-dan sedia-untuk-digunakan," keselamatan tinggi atau fungsi kedudukan yang kompleks,pengekod mutlakadalah amat diperlukan. Antara penyelesaian mutlak,pengekod mutlak mekanikalmenyediakan jurutera alternatif berkuasa yang boleh memudahkan reka bentuk sistem dan meningkatkan-kebolehpercayaan jangka panjang, terima kasih kepadabateri-memori kekal percumadanketahanan industri yang sangat baik.
