Jak działa enkoder?

Aby najprościej odpowiedzieć na pytanie jak działa enkoder należy wyjaśnić do czego służy? Enkoder to urządzenie, za sprawą którego można precyzyjnie zmierzyć przesunięcie, pozycję, odległość oraz prędkość. To rodzaj czujnika kontroli ruchu, który dostarcza w postaci sygnału elektrycznego informacje zwrotne do układu sterowania. Wspomniany sygnał elektryczny to nic innego, jak przetworzone przesunięcie i pozycja kątowa lub liniowa. Wszystko to sprawia, że możemy uzyskać informacje o liczbie obrotów, jakie wykonało dane urządzenie elektryczne, czy o przebytej przez nie odległości w ruchu postępowym. 

Budowa i rodzaje enkoderów 

Na rynku dostępne są różne rodzaje enkoderów, które różnią się budową i sposobem działania. Wyróżnia się między innymi enkodery obrotowe, liniowe, enkodery bezłożyskowe i linkowe. Ze względu na sposób działania enkodery dzielimy na enkodery inkrementalne i absolutne.   

Enkodery obrotowe w przemieszczeniach kątowych

Enkodery obrotowe są stosowane do pomiaru przemieszczeń kątowych bądź prędkości obrotowych. Ich działanie opiera się na przetworzeniu ruchu obrotowego swojego wału na cyfrową informację o jego pozycji lub prędkości. Enkodery obrotowe znajdują zastosowanie w silnikach elektrycznych, gdzie są wykorzystywane na przykład jako sprzężenie zwrotne: połączenie enkodera obrotowego z wałem silnika pozwala na dostarczenie nadrzędnemu układowi sterowania informacji o jego prędkości i położeniu. Zastosowanie dodatkowych akcesoriów (np. koła metrycznego) sprawia, że enkoder obrotowy może być również wykorzystany jako miernik przemieszczenia liniowego.

Enkodery liniowe w przemieszczeniach liniowych

Enkodery liniowe stosuje się w pomiarach przemieszczeń liniowych. Ich budowa już na pierwszy rzut oka różni się od budowy enkoderów obrotowych, inna jest również ich zasada działania, która opiera się na odczytywaniu specjalnych namagnesowań,  umieszczonych na liniale. Wysoki stopień ochrony przed czynnikami zewnętrznymi sprawia, że enkodery liniowe są rozwiązaniem często stosowanym w maszynach do obróbki metalu, kamieniarskich czy stolarskich. 

Enkodery obrotowe bezłożyskowe 

Enkodery bezłożyskowe to szczególny typ enkoderów obrotowych. Najczęściej zbudowane są z pierścienia magnetycznego oraz głowicy pomiarowej, ale zdarzają się też inne konstrukcje. Ich cechą charakterystyczną jest to, że pomiar odbywa się bezkontaktowo. Sprawia to, że enkoder nie zużywa się mechanicznie. Enkodery bezłożyskowe znajdują zastosowanie na przykład w turbinach wiatrowych. 

Fot. Enkoder obrotowy bezłożyskowy SMRI5 firmy Lika.

Enkodery linkowe - budowa

Enkoder linkowy zbudowany jest z precyzyjnego mechanizmu zwijania stalowej linki oraz właśnie enkodera mierzącego przemieszczenie kątowe bębna, na który jest nawijana. Enkodery linkowe świetnie sprawdzają się w warunkach, gdzie trudno o zapewnienie pewnego prowadzenia głowicy pomiarowej wzdłuż liniału. Alternatywna nazwa to przetworniki linkowe.

Enkodery inkrementalne 

Enkoder inkrementalny (inaczej nazywany enkoderem przyrostowym) podczas pracy generuje cyfrowy sygnał wyjściowy (prostokątny lub sinusoidalny). Dzięki znajomości liczby impulsów na jeden obrót (w przypadku enkoderów obrotowych) i na jeden milimetr (w przypadku enkoderów liniowych) można określić rozdzielczość enkodera. Dodatkowo w enkoderze inkrementalnym można - na podstawie częstotliwości impulsów - określić prędkość obrotową lub liniową. Układy pomiarowe z enkoderami inkrementalnymi wymagają bazowania po włączeniu. 

Najczęściej w enkoderach inkrementalnych spotyka się następujące typy wyjść: 

• Push-Pull (standard HTL), 
• Line Driver (standard TTL) 
• Sin/Cos (standard 1Vpp). 

Enkodery absolutne

Enkodery absolutne są urządzeniami pomiarowymi, które dostarczają informacji o aktualnej pozycji kątowej lub liniowej. W enkoderach absolutnych stosowane są różne standardy sygnału wyjściowego, między innymi:

• wyjścia analogowe (0/4-20mA, 0-10V), 
• wyjścia szeregowe SSI (synchroniczny interfejs szeregowy ang.  synchronous serial interface)
• interfejsy sieciowe powszechnie stosowane w automatyce i sieciach przemysłowych (np. Profinet, Profibus, EtherCAT, CANopen, Modbus TCP/IP, Modbus RTU,Powerlink, Devicenet i Ethernet). 

Enkodery absolutne stosuje się głównie ze względu na to, że zawsze wskazują aktualną pozycję nawet przy wcześniejszym braku zasilania (układ nie wymaga bazowania).       

Podstawowe zastosowania enkoderów 

Podstawowym zastosowaniem enkoderów jest praca w pętli sprzężenia zwrotnego, choć to oczywiście spore uproszczenie. Wykorzystywane są głównie w przemyśle: na liniach produkcyjnych, w obrabiarkach, ale również w robotach i innych aplikacjach. Nie brakuje ich również wokół nas. Są szeroko stosowane w windach, dźwigach, ruchomych schodach, a także w specjalistycznych pojazdach.

źródło: https://www.eldar.biz/sklep/enkodery-sklep