أجهزة التشفير - مستشعرات الزاوية الدوارة

يتم توفير تحديد المواقع في أنواع مختلفة من المعدات الصناعية باستخدام أجهزة بسيطة المظهر - أجهزة تشفير (أو بعبارة أخرى ، مستشعرات الزاوية).

تستخدم أجهزة التشفير لتحويل الحركة الخطية أو الدوارة إلى إشارة رقمية ثنائية. جهاز التشفير هو جهاز يتصل عموده بالعمود الدوار للكائن قيد الدراسة ويوفر تحكمًا إلكترونيًا بزاوية دوران الأخير. وفقًا لمبدأ التشغيل ، يتم تقسيم أجهزة التشفير إلى بصرية ومغناطيسية.

يوجد على عمود التشفير البصري قرص به نوافذ متقطعة حول المحيط ، يوجد مقابله مصباح LED وترانزستور ضوئي ، مما يضمن تكوين إشارة خرج في الشكل قطارات نبض مستطيلة بتردد يتناسب مع كل من عدد النوافذ وسرعة دوران القرص / العمود. يشير عدد النبضات إلى زاوية الدوران.

تتوفر المشفرات الضوئية كمشفرات تدريجية ومطلقة.

تحتوي أجهزة التشفير التزايدية على قرص متقطع به العديد من النوافذ بنفس حجم نصف قطر القاعدة وقراءتين optocouplers، والذي يسمح لك بإصلاح زاوية الدوران واتجاه دوران العمود.على نصف القطر الإضافي للقرص توجد نافذة فاصلة واحدة و optocoupler المقابل الذي يحدد موضع البداية (المنزل).

عزم الدوران السلبي - توفر أجهزة التشفير الإضافية قراءة نسبية لزاوية الدوران ، والمعلومات التي لا يتم حفظها عند إيقاف الدوران. تشمل مزاياها بساطة التصميم (وبالتالي التكلفة المنخفضة) بدقة عالية وتردد تشغيل عالي.

تركز الترميزات الإضافية ذات المتانة المتزايدة على التطبيقات الصناعية - في الهندسة الميكانيكية ، ومصانع الدرفلة ، وبناء السفن ، والمنسوجات ، والأحذية ، والأعمال الخشبية. بالنسبة لمثل هذه المشفرات ، فإن المعلمات الحاسمة هي الدقة في زاوية الدوران ، والقدرة على العمل بترددات عالية ، ودرجة عالية من الحماية لتحمل ظروف البيئة القاسية.

قرص به خطوط أو نتوءات تقطع شعاع الضوء لجهاز الاستشعار البصري. تستشعر الدائرة الإلكترونية انكسار الحزمة وتولد نبضات إخراج رقمية من المشفر.

قرص التشفير - جهاز لتحويل الإزاحة الزاوية للعمود إلى شكل رقمي. يتم تطبيق صورة هندسية لرمز رقمي على قرص التشفير. يتم تطبيق رموز بتات الشفرة على مسار متحدة المركز ، وتقع البتات الأقل أهمية (الأقل أهمية) بالقرب من المحيط.

اعتمادًا على طريقة قراءة الكود (التلامس ، الكهروضوئي ، الكهرومغناطيسي ، الحث ، الإلكتروستاتيكي ، إلخ) ، تتكون الصورة الهندسية للكود من موصل كهربائي ومعزول كهربائيًا وشفاف وغير شفاف ومغناطيسي وغير مغناطيسي ، إلخ.

كانت الأقراص الأكثر انتشارًا هي أقراص الترميز بأنواع مختلفة من الكود الثنائي ، والتي تستبعد حدوث الأخطاء عند عبور حدود الأقسام المنفصلة المنفصلة ، عندما يمكن قراءة بعض البتات على جانب واحد من الحدود ، وبعضها على الجانب الآخر (بسبب التثبيت غير الدقيق من الأجهزة القابلة للإزالة أو بسبب رمز قراءة غير متزامن أثناء دوران القرص. تتضمن هذه الرموز ما يسمى برمز Fau (كود باركر) ورمز الانعكاس (رمز رمادي).

تستخدم بعض المشفرات الدوارة الضوئية قرص تشفير عاكس. يحتوي هذا القرص على أقسام متناوبة تمتص الضوء أو تعكسه ، ويقع مصدر الضوء مع جهاز الاستقبال على جانب واحد من القرص. إذا كان هناك مصدر ضوء وجهاز استقبال واحد فقط ، فإن تسلسل النبضات من المستشعر يتيح لك معرفة عدد الخطوات التي دار بها القرص بالنسبة إلى موضعه السابق.

لا يستطيع المستشعر تحديد اتجاه الدوران ، ولكن إذا أضفت زوجًا ثانيًا من المصدر إلى المستقبل ، 90 خارج الطور عن الأول ، فسيكون المتحكم الدقيق قادرًا على تحديد اتجاه دوران القرص من خلال فرق الطور بين قطارات النبض.

يجب أن نتذكر أن أي نظام يكتشف الدوران النسبي للقرص ولكن لا يمكنه قياس موضعه الزاوي المطلق هو مشفر تزايدي.

يحتوي المشفر المطلق على قرص متقطع بنوافذ متحدة المركز من أنصاف أقطار مختلفة يتم تحديد أحجامها النسبية بواسطة الكود الثنائي والتي تُقرأ في وقت واحد ، مما يعطي إشارة خرج مشفرة لكل موضع زاوي (رمز رمادي ، رمز ثنائي ...).

في هذه الحالة ، من الممكن الحصول على بيانات عن الموضع اللحظي للعمود بدون عداد رقمي أو العودة إلى الموضع الأولي ، حيث أن الخرج يحتوي على كلمة مشفرة - «n bit» ، محمية من الضوضاء الكهربائية.

تُستخدم المشفرات المطلقة في التطبيقات التي تتطلب تخزين بيانات الإدخال لفترة طويلة ، لكنها أكثر تعقيدًا في التصميم وأكثر تكلفة.

تحتوي المشفرات المطلقة ذات واجهة ناقل المجال على واجهة إخراج لاتصالات ناقل المجال وفقًا لمعايير CANopen و ProfiBus و DeviceNet و Ethernet و InterBus وتستخدم رمزًا ثنائيًا لتحديد زاوية الدوران. واجهات الاتصال المذكورة أعلاه قابلة للبرمجة وفقًا لعدد من المعلمات: على سبيل المثال اتجاه الدوران ، دقة النبض لكل ثورة ، معدل الباود.

توفر أجهزة التشفير المثبتة على عمود المحرك بشكل فعال تحكمًا دقيقًا في تحديد المواقع. عادةً ما يتم إنتاج مثل هذه المشفرات في إصدار "الفتحة" وتعد أدوات التوصيل الخاصة عناصر مهمة في تصميمها ، والتي تسمح بتعويض رد الفعل العكسي لعمود المحرك.

يوفر تحديد الموقع في ظل الظروف المذكورة أعلاه بشكل أكثر فاعلية مشفرًا مغناطيسيًا ، حيث يتم تحويل الإزاحة الزاوية للعمود إلى إشارة إلكترونية بدون اتصال بناءً على تأثير هول ، ولا يتعلق بدوران المروحية الضوئية بالداخل المستشعر ويسمح بمعالجة الإشارات بسرعات تصل إلى 60.000 دورة في الدقيقة.

في المشفر المغناطيسي ، يتم استشعار الدوران عالي السرعة لعمود خارجي ، حيث يتم تثبيت مغناطيس أسطواني دائم ، بواسطة مستشعر هول مدمج على بلورة واحدة من أشباه الموصلات مع وحدة تحكم في معالجة الإشارات.

عندما تدور أقطاب المغناطيس الدائم فوق الدائرة المصغرة مستشعر القاعة يستحث متجه الحث المغناطيسي المتغير جهد القاعة ، والذي يحتوي على معلومات حول القيمة اللحظية لزاوية دوران العمود. يوفر الميكروكونترولر تحويلًا سريعًا لجهد القاعة إلى معامل زاوية تحديد الموضع.

إن إمكانية هذا التحويل بدون اتصال ميكانيكي مباشر لعناصر المغناطيس ومستشعر القاعة هي الميزة الرئيسية للمشفرات المغناطيسية ، وتوفر لها موثوقية ومتانة عالية وتسمح لها بالعمل بكفاءة في التطبيقات عالية السرعة المتعلقة بالأتمتة الصناعية والطباعة وتشغيل المعادن ومعدات القياس والقياس.