Типы выходов энкодеров
Энкодеры (или датчики угловых перемещений) в промышленной автоматизации применяются в основном, когда необходим
точный контроль вращения, перемещения, либо положения объекта. Также в число задач можно отнести и направление
вращения, а также измерение расстояния (длины). Энодер является по сути датчиком обратной связи с цифровым либо
аналоговым выходом, значение которого меняется в зависимости от угла его поворота или скорости вращения.
Чаще всего энкодеры разделяют на два типа: инкрементальные (или инкрементные) и абсолютные.
Абсолютные энкодеры, как правило, применяются там, где требуется знать точное положение объекта, порой даже в
неподвижном состоянии (например, после включения питания механизма), и в этом их основное отличие от
инкрементальных, где для того, чтобы вычислить положение вала, необходимо провести калибровку для поиска нулевой
метки.
Типы выходных сигналов энкодеров
1. Комплиментарный (HTL/Push-Pull, Totem Pole)
Выдает сигнал уровня, соответствующему питающему напряжению, которое обычно колеблется в пределах 8-30 В. То есть напряжение по входу равно напряжению по выходу.При правильном подключении интерфейс Push-Pull может быть использован как замена открытому коллектору, с применением внешнего диода.
2. Дифференциальный (TTL/RS-422, Line Driver)
В этом случае используется постоянное напряжение 5 В, вне зависимости от питающего напряжения. Использование дифференциальных сигналов полностью соответствует стандарту RS422. Дифференциальные выходы обладают большей помехоустойчивостью и максимальной частотой передачи, но для использования данных преимуществ приемник тоже должен быть дифференциальным.
3. Выход по напряжению (Voltage output)
При таком подключении уровень напряжения выходного сигнала определяется величиной напряжения питания энкодера.
Недостатком этого типа выхода является большое выходное сопротивление в закрытом состоянии транзистора, определяемое сопротивлением в цепи коллектора, составляющим порядка тысяч Ом. Как следствие, ток, отдаваемый в нагрузку, уменьшается,и увеличивается время заряда ёмкости нагрузки, что в свою очередь, снижает общее быстродействие.
4. Открытый коллектор (Open Collector)
При данном подключении выходной сигнал зависит не от величины напряжения питания энкодера, а от величины напряжения дополнительного источника питания. Для этого необходимо между цепями питания и выходом подключить внешний резистор, величина сопротивления которого будет определяться значением напряжения дополнительного источника питания.
Для работы с энкодерами в основном применяют промышленные контроллеры, счётчики импульсов и преобразователи
частоты. Данное оборудование также поставляет наша компания.
Типы выходных сигналов энкодеров
На основе анализа технической документации производителей энкодеров, в частности, можно предложить следующую классификацию инкрементных энкодеров по типам выходных каскадов. 1. Выход по напряжению (Voltage Output). Выходной сигнал с уровнем напряжения, определяемого величиной напряжения питания энкодера, можно напрямую подавать на измерительную схему. Ток нагрузки в данном случае составляет не более десятка миллиампер. При подключении сигнала энкодера к нескольким устройствам одновременно (например, к ПЛК и частотному преобразователю) нельзя превышать допустимую нагрузочную способность выходного каскада. Недостатком этого типа выхода является большое выходное сопротивление в закрытом состоянии транзистора VT1, определяемое сопротивлением в цепи коллектора, составляющим порядка тысяч Ом. Как следствие, ток, отдаваемый в нагрузку, уменьшается, и увеличивается время заряда ёмкости нагрузки, что снижает общее быстродействие.
2. Выход с открытым коллектором (Open Collector). Такой тип выхода позволяет получить сигнал с уровнем напряжения, определяемым не величиной напряжения питания энкодера, а величиной напряжения дополнительного источника питания. Для этого необходимо между цепями питания ((/пит) и выходом подключить внешний резистор, величина сопротивления которого определяется значением напряжения дополнительного источника питания.
Также возможно включение нагрузки между выходом энкодера и дополнительным источником питания. Ток нагрузки (/ ) в этом случае сохода с открытым коллектором позволяет также подключать при необходимости несколько энкодеров к одному счётному входу.
3. Двухтактный (каскадный, комплементарный) выход (Push—Pull, Totem Pole). Этот тип выхода построен на транзисторах рахпичной (п-р-п и р-п-р) проводимости и имеет малое выходное сопротивление (как в состоянии логического нуля, так и в состоянии логической единицы), что позволяет увеличить ток, отдаваемый в нагрузку. Таким образом повышается нагрузочная способность и ускоряются процессы заряда и разряда ёмкости нагрузки, а следовательно, растёт быстродействие.
4. Дифференциальный выход (Line Driver, RS-422). В данном случае помимо основного добавляется второй выход, осуществляющий инверсию выходного сигнала. Для обработки двух сигналов необходимо иметь соответствующий приёмник в измерительной схеме (рис. 7). Такой тип выхода используется в условиях, для которых высока вероятность возникновения помехи и можно ожидать наводок на сигнальные провода, или при очень длинных соединительных проводах.
Значение уровня выходных сигналов для некоторых типов выходов инкрементных энкодеров может также обозначаться как TTL (соответствует напряжению питания 5 В) или HTL (соответствует напряжению питания в дипазоне от 10 до 24 В). Обычно для подачи сигналов на дискретные входы ПЛК используются сигналы с напряжением 24 В.
Назначение и виды энкодеров
Энкодер (преобразователь угловых перемещений) – это электронное устройство, позволяющее с необходимой точностью измерить различные параметры вращения какой-либо детали, как правило, вала электродвигателя или редуктора.
Измеряемыми параметрами могут быть: скорость вращения, угловое положение по отношению к нулевой метке, направление вращения. Фактически энкодер является датчиком обратной связи, на выходе которого цифровой сигнал меняется в зависимости от угла поворота. Этот сигнал обрабатывается и далее подается на устройство индикации или на привод.
Применение энкодеров
Энкодеры широко применяются в промышленном оборудовании в ситуациях, когда необходима точная информация об объекте, который вращается или перемещается. Это может быть лента транспортера с какими-либо деталями или грузами, система измерения длины и проч. Энкодер позволяет цифровым способом узнать точную позицию детали или угол её поворота.
Виды энкодеров
Существуют два вида энкодеров – инкрементальный и абсолютный.
Инкрементальный энкодер по конструкции проще абсолютного и используется в подавляющем большинстве случаев. Данное устройство можно представить как диск с прорезями, который просвечивается оптическим датчиком. При вращении диска датчик включается или выключается в зависимости от того, находится ли он над прорезью или нет. В результате на выходе энкодера формируется последовательность дискретных импульсов, частота которых зависит от разрешения устройства (см. ниже) и частоты его вращения.
Для того, чтобы определять начальное положение (точку отсчета), используется нуль-метка (выход Z, Zero), которая формируется один раз на полный оборот. Для определения направления вращения у энкодеров обычно имеются два выхода (А и В), на которых импульсы сдвинуты по фазе на четверть периода. По разнице фаз можно однозначно определить, в какую сторону вращается вал.
Основным минусом инкрементального энкодера является необходимость непрерывной обработки и анализа сигналов — для этого требуется контроллер и соответствующая программа. Кроме того, чтобы узнать положение инкрементального энкодера после подачи на него питания, необходимо провести инициализацию для поиска нуль-метки.
Абсолютный энкодер имеет более сложное устройство, но позволяет определить угол поворота в любой момент времени, даже в неподвижном состоянии механизма сразу после включения питания. На выходе абсолютного энкодера действует параллельный код Грея, разрядность которого определяет разрешение, а значит и точность показаний датчика.
Основные параметры
Главный параметр любого энкодера – разрешение, то есть количество импульсов (для абсолютного преобразователя – разрядность, или количество бит) на один оборот. Довольно часто используются преобразователи с разрешением 1024 импульса на оборот.
- напряжение питания – от 5 до 24 В
- тип вала – сплошной, полый, без вала (сквозное отверстие)
- диаметр вала или отверстия
- тип выхода – как правило, транзисторный выход с открытым коллектором
- также учитываются размер корпуса, тип крепления и степень защиты
Также учитываются размер корпуса, тип крепления и степень защиты.
Монтаж
Энкодер крепится на валу, параметры вращения которого измеряются. Для монтажа используется специальная переходная муфта, позволяющая компенсировать возможную несоосность с валом энкодера, при этом его корпус должен быть жестко зафиксирован.
Другой вариант крепежа подходит для преобразователей с полым валом. В этом случае вал, параметры вращения которого подлежат измерению, непосредственно входит внутрь преобразователя и фиксируется в полой втулке либо в сквозном отверстии. В данном случае корпус энкодера не фиксируется, за исключением какой-либо пластины или ограничителя, не позволяющей ему вращаться.
Подключение
В простейшем случае, если позволяет ситуация, выход энкодера можно подключить ко входу счетчика и запрограммировать его на измерение скорости.
Но, как правило, энкодер используется совместно с контроллером. К контроллеру подключаются все необходимые выходы, и его программа рассчитывает скорость, ускорение, положение объекта с необходимыми коэффициентами и размерностями.
Например, энкодер установлен на валу электродвигателя, который перемещает одну деталь по направлению к другой. Путем вычислений на экране оператора отображается зазор между деталями, а при достижении некоторого минимального зазора движение деталей прекращается, чтобы избежать их повреждения.
Также преобразователи угловых перемещений нередко используются в качестве элемента обратной связи на валу двигателя, подключенного через частотный преобразователь. В этом случае энкодер устанавливается на валу двигателя или редуктора, и подключается к частотнику через специальную плату сопряжения. Таким образом, появляется возможность точного позиционирования поддержания нужной скорости и момента двигателя.
Тема: Подключение энкодеров
Подключение энкодеров
Здравствуйте!
В видео «Видео 18. Овен ПЛК 210/200. Подключение энкодеров» (https://www.youtube.com/watch?v=p4LUaGv9irM&t=2s) используется энкодер E40S6-1000-3-T-24 (Autonics). Автор видео сообщает, что данный энкодер относится к типу p-n-p (момент времени 1:35).
В документации на данный энкодер указывается, что выход является комплементарным, состоящий из двух n-p-n транзисторов.
Подскажите, пожалуйста, комплементарный выход по своей сути относится к типу p-n-p?
Изображения
- Энкодер 1.jpg (278.8 Кб, Просмотров: 22)
- Энкодер 2.jpg (142.0 Кб, Просмотров: 32)
Последний раз редактировалось luckyrin; 01.11.2023 в 15:52 .
02.11.2023, 00:36 #2
- Просмотр профиля
- Сообщения форума
- Личное сообщение
- Домашняя страница
- Просмотр статей
Пользователь Регистрация 25.06.2011 Адрес Галактика Андромеды (M31) Сообщений 8,128
Сообщение от luckyrin 
Здравствуйте!
В видео «Видео 18. Овен ПЛК 210/200. Подключение энкодеров» (https://www.youtube.com/watch?v=p4LUaGv9irM&t=2s) используется энкодер E40S6-1000-3-T-24 (Autonics). Автор видео сообщает, что данный энкодер относится к типу p-n-p (момент времени 1:35).
В документации на данный энкодер указывается, что выход является комплементарным, состоящий из двух n-p-n транзисторов.
Подскажите, пожалуйста, комплементарный выход по своей сути относится к типу p-n-p?
Такое впечатление, что у Вас интернета нет:
Последний раз редактировалось Сергей0308; 02.11.2023 в 00:45 .
Если проблему можно решить за деньги, это не проблема, это расходы. Бог каждому посылает проблемы по его силам. Так что одно из двух. Либо ты можешь-таки
справиться с проблемами, либо это не твои проблемы.
02.11.2023, 10:40 #3
Пользователь Регистрация 31.07.2013 Адрес Аркаим Сообщений 1,033
комплементарный выход по своей сути относится к типу p-n-p?
Нормально он относится и к pnp, и к npn. На данном ПЛК точно будет работать.
То есть по факту этот тип замыкает выход или на +питания, или на общий.
n-p-n при активности просто замыкает выход на общий, если не активно, то вывод болтается в воздухе.
Правильный p-n-p работает так же, только наоборот (замыкание на +пит \ болтается в воздухе).
Последний раз редактировалось Sulfur; 02.11.2023 в 10:47 .
03.11.2023, 21:21 #4
Пользователь Регистрация 14.09.2023 Сообщений 8
Сообщение от Сергей0308
Такое впечатление, что у Вас интернета нет:
Интернет есть и он говорит, что комплементарный тип состоит из одного p-n-p и одного n-p-n типа. У изготовителя на схеме два n-p-n транзистора. В видео заявляют о типе p-n-p. В итоге либо слепо повторять действия из видео и подключать данный энкодер как тип p-n-p, либо брать энкодер с явным n-p-n типом.
P.S. Речь идет об энкодере из видео E40S6-1000-3-T-24 (Autonics).