Enkoder (inaczej impulsator, resolver) – to urządzenie przetwarzające ruch obrotowy na sygnał elektryczny, co pozwala określić dokładną pozycją kątową, przesunięcie, ilość obrotów wału czy też prędkość. Enkodery wykorzystuje się powszechnie w automatyce, praktycznie w każdej branży (maszyny, linie produkcyjne, windy, dźwigi, pojazdy specjalistyczne,kamery).

Enkodery – podział

1. ze względu na technologię pomiaru:

-optyczne

-magnetyczne

2. ze względu na mierzoną wielkość fizyczną:

-liniowe (czujnik przemieszczenia mierzący pozycję liniową)

-kątowe (pomiar pozycji obrotowej)

3. ze względu na generowany sygnał wyjściowy:

1. a) enkodery inkrementalne (przetworniki obrotowo-impulsowe)
2. b) enkodery absolutne (przetworniki obrotowo-kodowe)

– jednoobrotowe

– wieloobrotowe

Enkoder inkrementalny – charakterystyka

Enkoder inkrementalny – inaczej enkoder impulsowy, enkoder przyrostowy. Urządzenie generuje na wyjściu sygnały impulsowe. Rozdzielczość enkodera mówi ile impulsów odpowiada danemu przesunięciu (1 przesunięcie = odpowiednia ilość impulsów wyjściowych). Większa rozdzielczość enkodera pozwala na większą precyzje pomiaru. Enkoder inkrementalny generuje impulsy, które następnie zliczane są przez licznik lub interpretowane przez falownik w celu precyzyjnej regulacji obrotowej silnika elektrycznego. Charakterystyczną cechą enkodera inkrementalnego jest stała liczba impulsów na wyjściu (do 10000 impulsów/obrót), odpowiadająca rozdzielczości systemu pomiarowego.

Rys. Poniżej tarcza enkodera inkrementalnego.

Enkoder inkrementalny

Rys. Układ optyczny enkodera inkrementalnego wytwarza na wyjściu dwa sygnały prostokątne (przesunięte względem siebie o 90°).

Układ optyczny enkodera inkrementalnego

Enkoder inkrementalny to liniowe lub obrotowe urządzenie elektromechaniczne, które ma dwa sygnały wyjściowe: A i B, które emitują impulsy, gdy urządzenie jest przemieszczane. Wiele enkoderów przyrostowych ma dodatkowy sygnał wyjściowy, zwykle oznaczony jako index lub Z, który wskazuje, że enkoder znajduje się w określonej pozycji odniesienia. Ponadto niektóre enkodery zapewniają wyjście statusu (zwykle oznaczone jako “alarm”), które wskazuje na wewnętrzne warunki uszkodzenia, takie jak awaria łożyska lub nieprawidłowe działanie czujnika.

Enkoder inkrementalny nie wskazuje pozycji absolutnej. Raportuje tylko przyrostowe zmiany pozycji. W związku z tym, aby określić pozycję bezwzględną w dowolnym momencie, konieczne jest przesłanie sygnałów enkodera do interfejsu enkodera inkrementalnego , który z kolei “śledzi” i raportuje bezwzględną pozycję enkodera.

Enkodery przyrostowe zgłaszają zmiany pozycji i przekazują te informacje z szybkościami danych, które są o rząd wielkości szybsze niż w większości typów enkoderów absolutnych. Wynikająca z tego bardzo niska zwłoka danych enkodera inkrementalnego pozwala na monitorowanie pozycji mechanizmu o wysokiej prędkości w czasie rzeczywistym – brak tego w większości typów enkoderów absolutnych. Z tego powodu enkodery przyrostowe są powszechnie stosowane w aplikacjach wymagających precyzyjnego pomiaru położenia i prędkości.
(Źródło: en.wikipedia.org/wiki/Incremental_encoder)

zobacz więcej …

Typowe aplikacje enkoderów:

– Typowe aplikacje stoły współrzędnościowe, roboty, suwnice, maszyny przemysłowe, dźwigi, linie produkcyjne

Typowe aplikacje enkoderów

Dodatkowe pojęcia:

Rozdzielczość/obrót – określa, jaki najmniejszy kąt obrotu potrafi zmierzyć enkoder.

Preset – w enkoderach absolutnych określa korektę wartości wskazywanej. Poprzez zmianę preset zrównuje się wartość wskazywaną przez układ pomiarowy enkodera z wartością zmierzoną fizycznie (wartością pożądaną).

Kierunek zliczania – umożliwia wybór, czy wartość wyjściowa enkodera absolutnego ma być zwiększana czy zmniejszana w zależności od wyboru kierunku obrotu: zgodnie albo przeciwnie do ruchu wskazówek zegara.

Położenie krańcowe – jeżeli wielkość mierzona przez enkoder absolutny przekroczy tą wartość, generowany jest informujący o tym sygnał wyjściowy (alarm).

KUBLER POLAND – enkoder inkrementalny a enkoder absolutny / kod Gray’a

Budowa i działanie enkodera inkrementalnego oraz enkodera absolutnego. Kod Graya.:

Transkrypcja video:
“Budowa i zasada działania enkoderów inkrementalnych oraz enkoderów absolutnych wieloobrotowych.
Krótkie porównanie enkoderów absolutnych i enkoderów inkrementalnych.
Enkoder inkrementalny zbudowany jest z nieruchomej obudowy i ruchomego wałka (bądź tulei) wewnątrz.
Układ rozpoznawania pozycji – jest to tarcza z nadrukowanymi paseczkami bądź metalowy dysk z powycinanymi przerwami. Każda przerwa jest odczytywana przez układ optyczny, a następnie przetwarzana na ciąg impulsów wyjściowych z enkodera.
Jak wskazuje nazwa – enkoder inkrementalny – służy do wskazania przyrostu kąta obrotowego.
Enkodery inkrementalne najczęściej stosowane są przy pomiarze długości detalu, przemieszczenia lub jako impulsator do czujnika impulsów.

Enkoder absolutny różni się tym od enkodera inkrementalnego, że w każdej chwili układ jest w stanie określić dokładne położenie wału. Jest to za sprawą wielu ścieżek z nadrukowanym kodem. W przypadku enkodera inkrementalnego była to tylko jedna ścieżka. W enkoderze absolutnym jest to nawet do 13 ścieżek w danym obrocie enkodera, co oznacza że enkoder jest w stanie rozróżnić do ponad 8000 pozycji na każdy obrót i jest to możliwe nawet po zdjęciu zasilania, ze względu właśnie na tą ilość ścieżek.

Ze względu na to że jest to enkoder absolutny wieloobrotowy, jest też dodatkowy układ pomiaru liczby obrotów. Jest on zrealizowany na przezroczystych dyskach, również z nadrukowaną ścieżką.

Można rozróżnić czym się różni kod Gray’a od kodu binarnego. Tutaj mamy ścieżki nadrukowane w kodzie binarnym, gdzie każda pozycja odpowiada określonej wadze, a tutaj kod Gray’a nie jest kodem pozycyjnym ani wagowym, przy czym każda kolejna pozycja różni się od poprzedniej tylko jednym miejscem w zapisie. Dla przykładu pozycja zerowa nie ma żadnego paska, pozycja pierwsza ma jeden, pozycja druga ma dwa paseczki, a pozycja trzecia znów ma jeden. To jest bardzo często stosowane właśnie w enkoderach, aby zapobiec błędom odczytu. Dużo łatwiej jest rozpoznać pozycje, gdzie tylko jedna wartość się zmienia, niż gdzie tutaj trzynaście pozycji potrafi się naraz zmienić.
Enkodery absolutne są często stosowane przy silnikach w napędach, gdzie bardzo ważna jest pozycja początkowa maszyny, w dźwigach gdzie nie ma możliwości spozycjonowania, ustalenia pozycji bazowej maszyny.

Różnice miedzy enkoderem inkrementalnym a enkoderem absolutnym.
Enkoder inkrementalny, jako że ma jedną ścieżkę odczytową pozycji i jedną ścieżkę do określania pozycji zerowej, ma dużo prostszy układ optyczny niż enkoder absolutny, w którym to jest kilkanaście ścieżek, i tak samo musi być kilkanaście pól odczytowych.
Wspomniane wcześniej tarcze. W enkoderze inkrementalnym, z faktu że tych ścieżek jest ilość dwa, mamy tylko jedną podziurkowaną dookoła i jedną, jeden punkt w zasadzie na obwodzie, który określa pozycje zerową. A w enkoderze absolutnym mamy kilkanaście ścieżek do rozpoznawania pozycji aktualnej enkodera. Dziękuję za uwagę.”