Šajā rakstā ir apskatīti dažādi motoru kodētāju veidi automatizācijā, jo īpaši lineārie un rotējošie kodētāji un to lietojumi.
I. Kas ir motora kodētājs?
Motora kodētājs ir ierīce, kas reģistrē pozīcijas datus automatizācijas vadības sistēmām vai jebkurai iekārtai, kurā ir motori, kuriem nepieciešama pozicionēšanas informācija. No robotu rokām līdz 3D printeriem tie ir visuresoši. Kodētāji spēlē izšķirošu lomu, lai nodrošinātu autonomu mašīnu pareizu darbību. Tie ļauj precīzi izmērīt kustīgās sastāvdaļas sistēmā.
Motoru kodētāji piedāvā priekšrocības vairākās jomās. Piemēram, lineāros kodētājus parasti izmanto dzelzceļa lietojumprogrammās, un tie ļauj CNC mašīnām un 3D printeriem precīzi izveidot detaļas, savukārt rotējošie kodētāji ļauj ražošanā izmantot robotizētas rokas. To pārraidītie signāli aktivizē dažādus kontrolleru vai PLC izejas tieši vajadzīgajā brīdī.
II. Kā darbojas motoru kodētāji?
Kodētāji darbojas, nodrošinot elektrisko informāciju vadības ierīcēm, kuru pamatā ir viena no divām atšķirīgām sistēmām: rotējoša vai lineāra. Kodēros pastāv vairāki mehānismi, lai pārveidotu fiziskas izmaiņas elektriskos datos: pretestības, mehāniskās, magnētiskās un optiskās. Optiskie kodētāji ir visizplatītākie ražošanā. Tie satur vismaz vienu gaismas raidītāju un vienu gaismas uztvērēju, lai pārveidotu fizisko kustību elektriskos signālos kontroliera apstrādei. Neatkarīgi no izmantotās pārveidošanas metodes kodētāji vienmēr tiek klasificēti kā lineāri vai rotējoši kodētāji.
Optiskajos kodētājos gan rotējošie, gan lineārie veidi izmanto "logus", kas izgriezti cietā virsmā, ļaujot gaismai iekļūt uztverošajā ierīcē tikai pakāpeniski. Lineārie kodētāji izmanto sensorus, lai noteiktu dažādus modeļus joslā visā ceļa garumā, savukārt rotējošie kodētāji sastāv no diska ar slotiem, kas pārraida signālus atpakaļ uz vadības sistēmu.
Optiskajās sistēmās raidītājs izstaro pastāvīgu gaismas staru, kas pakāpeniski tiek pārtraukts, sistēmai kustoties. Ikreiz, kad uztvērējs uztver gaismu no raidītāja, tas nosūta elektrisku signālu uz kontrolieri. Atkarībā no lietojumprogrammas gaismas bloķēšanai/saņemšanai ir dažādas diska vai celiņu konfigurācijas. Tajos ietilpst absolūtās pozīcijas kodētāji un inkrementālie kodētāji.
III. Absolūtie kodētāji un inkrementālie kodētāji: kāda ir atšķirība?
Absolūtais kodētājs izmanto vairākus gaismas sensorus, lai nosūtītu bināros kodus uz kontrolieri. Tiem ir atšķirīgas spraugas, kas atbilst gaismas raidītāju/uztvērēju pāriem. Viena -pagrieziena absolūtajiem kodētājiem šie sloti ģenerē bināro kodu, kas norāda leņķisko pozīciju motora viena apgrieziena laikā.
Lietojumprogrammās, kurām nepieciešama lielāka precizitāte un lielāks diapazons, vairāku pagriezienu kodētāji izmanto pārnesumu reduktors un divus kodētāja diskus, lai sasniegtu lielāku zināmo pozīciju diapazonu. Absolūtais kodētājs ir labāk piemērots scenārijiem, kuros pēc jaudas zuduma ir nepieciešami atrašanās vietas dati, visbiežāk drošības ķēdēs. Inkrementālajiem kodētājiem ir vienmērīgi izvietoti sloti, lai nosūtītu impulsus uz kontrolieri. Šie kodētāji paļaujas uz impulsiem, kas tiek skaitīti no nulles pozīcijas, tāpēc ir ļoti svarīgi, lai būtu zināma pozīcija, lai atsāktu skaitīšanu, ja sistēma kāda iemesla dēļ zaudē strāvu.
Ja nepieciešams tikai motora ātrums, uz kontrolieri var nosūtīt analogo signālu, kas ļauj apstrādāt šos datus noderīgām lietojumprogrammām. Ja procesam ir nepieciešami pozīcijas dati, kodētājs var nosūtīt elektriskos impulsus kontrollerim, lai atšifrētu motora pozīciju tā robežapgabalā.
IV. Kur tiek izmantoti lineārie kodētāji?
Lineārie kodētāji pārraida elektrisko impulsu signālus uz kontrolieriem, izmantojot sensorus vai skalas "iecirtumus". Šos impulsa signālus var atšifrēt PLC un pārveidot par norādījumiem, kas ierīcei jāievēro.
Lineārie kodētāji ir labāk piemēroti lietojumiem ar bīdāmiem pozicionieriem, piemēram, 3D printeriem vai CNC iekārtām. Tie ir izcili procesos, kuros nepieciešama precīza, ātrgaitas{2}}datu pārsūtīšana kontrolieriem. Dažiem lineārajiem kodētājiem, ja ne absolūtajiem kodētājiem, ir nepieciešama atsauces pozīcija, lai atrastu nulli pēc jaudas zuduma vai PLC/kontrollera restartēšanas.
Absolūto kodētāju pozīcijai tiek izmantots binārais attēlojums, savukārt inkrementālie kodētāji sūta tikai impulsus, ko kontrolleris skaitījis pēc palaišanas. Gala slēdži vai sensori var nodrošināt atskaites punktu, kad pozīcijas dati ir jāatiestata.
Lineārie kodētāji, kuru pamatā ir absolūtais-kods-, var noteikt savu pozīciju bez kustības vai atskaites punktiem. Viņi izmanto bināros kodus no vairākām skalām, lai noteiktu pozīciju. Tas nodrošina lielāku lietojumprogrammu procesu elastību un paver vairāk iespēju jomās, kurās nepieciešama restartēšanas drošība.
V. Rotācijas kodētāju pielietojumi
Rotējošie kodētāji sastāv no apļveida skalas, kas piestiprināta pie motora vārpstas. Motoram griežoties, gaismas sensori, kas nolasa skalas modeļus, nosūta impulsu skaitu vai bināros kodus uz PLC. Rotējošie kodētāji ir ļoti noderīgi lietojumos, kuros nepieciešams mērīt motora ātrumu vai kur attālumu ir grūti izmērīt bez motora rotācijas, piemēram, servomotoros robotu rokās. Lietojumprogrammās, kurām nepieciešama motora ātruma kontrole, tiek izmantoti inkrementālie kodētāji, kas ģenerē impulsu skaitu, lai mērītu motora ātrumu.
Kodētāja skalai ir noteikts slotu skaits, un PLC uzskaita šīs slotas, kad motors griežas. Pēc tam šo skaitu var pārvērst RPM. Piemērs, kur tas ir noderīgi, ir konveijera lentes motors. Noteiktiem parametriem var būt nepieciešami dažādi siksnas ātrumi, un PLC var attiecīgi pielāgoties, pamatojoties uz motora apgriezieniem. Tie ir noderīgi arī lietojumos, kur precizitāte ir kritiska, jo tie rada precīzākus datus nekā absolūti rotējošie kodētāji. Neskatoties uz to lielāku precizitāti, tie nevar nolasīt pozīciju bez kustības un var būt nepieciešama atsauces pozīcija pēc sakaru pārtraukšanas ar PLC.
Absolūtās vērtības kodētājus var izmantot arī kā rotācijas motora kodētājus. Tie ir piemērotāki situācijām, kurās nepieciešami leņķiskie dati. Tie arī saglabā iespēju atsaukt pozīciju pēc saziņas vai strāvas zuduma starp kodētāju un kontrolleri, atšķirībā no inkrementālajiem rotējošiem kodētājiem, kuriem datu pārsūtīšanai nepieciešama kustība.