Обертові датчики зворотнього зв′язку (енкодери)

Енкодери призначені для визначення

-кута повороту валів (вабо інших обертових об′єктів)(прямі вимірювання)

-лінійних переміщень рухомих елементів промислових машин(непрямі вимірювання)

-швидкості обертання валів(прямі вимірювання)

-напрямку обертання валів

Для цього енкодери генерують послідовний імпульсний цифровий код, що містить інформацію відносно кута повороту об′єкта.

Для визначення швидкості обертання процесор на тахометрі виконує диференціювання кількості імпульсів у часі, отримуючи значення кутової швидкості ї ,відповідно, кількості обертів за хвилину вала.

Вихідний сигнал має два канали ,у яких ідентичні послідовності імпульсів зсунуті на 90°одна відносно одної,що дозволяє визначити напрямок обертання.

Використовуються енкодери у найрізноманітніших галузях промисловості і притаманних їм приладах(автомобілі,авіаційна та космічна техніка,робототехніка,харчова,текстильнапромисловість,металоріжучіверстати,обладнання обробки тиском і т.д.)

У верстатах енкодери використовуються для:

-визначення швидкості обертання шпинделя

-визначення кута повороту шпинделя(у токарно-фрезер.верстатах)

Для визначення кутового положення загот.;у фрезер.верстатах з ЧПК для можливості автоматичної зміни інструмента)

-узгодження обертання шпинделя з подачею інструмента(токарний верстат при нарізанні різі різцем та утворенні іншіх гвинт. поверхонь)

-визначення швидкості подачі

-визначення лінійних координат переміщення робочих органів верстата(напрямі вимірювання)

-визначення швидкості та кутового положення поворотних столів.

У верстатах енкодери можуть розміщуватись:

-безпосередньо на шпинделі

-зв′язані зі шпинд.проміжною зубчастою або зубчасто-пасовою передачею

-всередені електродвигунів приводів подач

-на кінцевих або проміжних обертових ланках(валах,ходових гвинтах).Таке розміщення у верстатах практично не використовують.Більш притаманне для поворотних столів

Переваги використання енкодерів:

-компактність конструкції,що не залежить від довжини переміщення робочого органа у разі вимірювання лінійних переміщень

-відносно невисока вартість

Недолік

-відносно невисока точність вимірювання лінійних переміщень робочих органів, оскільки вимірюванням не охоплюються проміжні ланки приводу подач і не враховують зміни температури базових деталей верстата в процесі його роботи.

За принципом дії розрізняють енкодери (датчики зворотнього зв′язку):

1.оптичні

2.магнітні

3.магніторезисторні

Оптичні енкодери складаються зі спеціального оптичного диску, світло-випромінюючого діода та фотодетектора. Диск з нанесеною оптичною шкалою (прозорих і непрозорих ділянок) жорстко закріплюється на валу. При обертанні об′єкта спец. Датчик зчитує інформацію та перетворює її в імпульси

Магнітний енкодер складається з вала,на якому закріплений магніт та датчика Хола,який реєструє послідовність проходження магнітних полюсів і вимірює швидкість та напрямок обертання

Магніторезисторнийенкодер складається з катушки закріпленої на валу і розміщеної у магнітному полі. При обертанні катушки її витки будуть змінювати положення відносно поля. Відповідно,струм у катушці буде змінюватись в залежності від кута повороту вала

За конструкцією енкодери розділяють на

-однооборотні(Single-Turn)

Такі датчики видають абсолютне значення у менсах 1 оберта(360°).Після проходження одного оберта код починається з початкового значення. Такі енкодери служать переважно для визначення кута повороту робочих органів обладнання

-багатооборотні(Multi-turn)

Застосовуються для визначення лінійних переміщень робочих органів верстатів. Відносяться до багатоканальних абсолютно-циклічних систем.

В таких датчиках окрім реєстрації кута повороту у менсах одного оберта здійснюється реєстрація кількості обертів завдяки передаточному механізму. Таким чином утворюється редуктор з де-кількох кодових оптичних дисків.

Кодування сигналів

Основним кодом для кодування сигналів, що надходять з енкодера є двійниковий код. Цей код може безпосередньо оброблятись мікропроцесором і є основним кодом для обробки цифрових сигналів.

Недоліком використання такого кода в енкодерах є можливість неоднозначності зчитування величин при переході від однієї величини до іншої. Це викликано тим, що при зміні значень змінюється де-кілька біт одночасно. Зважаючи на похибки виготовлення кодового диска (толеранці) зміна інформації від кожної з доріжок диска не здійсниться одночасно.Таким чином при переході від одного диска до іншого короткочасно може бути видана не вірна інформація

число	Двійковий код
	23	22	21	20
3	0	0	1	1
4	0	①	⓪	⓪
7	0	1	1	1

Код Грея має перевагу перед двійниковим кодом, яка полягає в тому, що він володіє властивістю безперервності бінарної комбінації: зміна кодованого числа на «1» відповідає зміні кодової комбінації тільки в одному розряді:

Число	код Грея
	0001
	00①1
	001⓪
	0①10
	011①

Код Грея називається однокроковим кодом, оскільки при переході від одного числа до іншого змінюється лише 1 який-небудь біт.

Але оскільки код Грея не несе реальної числової інформації він повинен бути перетворений у стандартний бінарний код перед обробкою інформації.