Výběr enkodéru dle parametrů

Výhody magnetických enkodérů

.

• Velká odolnost
• Méně citlivé na vibrace
• Méně citlivé na měnící se vlivy prostředí, jako jsou teplotní výkyvy, vysoká relativní vlhkost
• Možné vysoké rychlosti ovládání (ot/min).
• Vhodné pro provoz v zaolejovaném, znečištěném prostředí (strojovny, staveniště atd.)

Nevýhody magnetických enkodérů

.

• Vnější magnetická pole mohou rušit měření nebo vést k selhání měření
• Magnetické enkodéry mají relativně vysoký jitter signálu. To může být nevýhodné, pokud mají být polohy určovány opakovaně co nejpřesněji (např. polohování plotru).

 

---

Optické enkodéry

Optické enkodéry jsou založeny na bezkontaktním, optickém skenovacím principu. Světlo je generováno diodou, která svítí přes kódovací kolečko na fotodetektor. Fotodetektor generuje elektrický signál, který je zpracován elektronikou a použit k výstupu naměřené hodnoty.U bezkontaktních rotačních enkodérů s optickými snímacími systémy podléhají světelné diody během provozu nepřetržitému procesu stárnutí. Prach na optickém systému navíc přispívá ke stárnutí snímače.

.

Výhody optických enkodérů

.

• Úhlové snímače s vysokým optickým rozlišením umožňují měření polohy s velmi vysokou přesností
• Vysoká opakovatelnost výsledku měření
• Možné velmi vysoké rychlosti ovládání
• Velmi stabilní vůči vnějším magnetickým polím
• Vynikající pro přesné určení rychlosti
• Velmi dlouhá životnost
• Nízký jitter signálu

Nevýhody optických enkodérů

.

• Optický systém podléhá neustálému procesu stárnutí
• Citlivé na vibrace
• Citlivé na vysoké teplotní výkyvy a vysokou relativní vlhkost

Prostředí, ve kterém se vyskytuje krátkovlnné záření vyšší intenzity, jako je gama záření, může nevratně poškodit optický systém (například interakce s kódovacími kotouči vyrobenými z Mylaru)

 

Inkrementální enkodéry 

 

Inkrementální enkodéry dávají určitý počet pulzů na otáčku. K vyhodnocení měření je vždy zapotřebí externí vyhodnocovací jednotka.

• Pro měření úhlu musí být počet pulzů spočítán v externí vyhodnocovací jednotce a součet pulzů převeden na úhel.
• Pokud dojde k přerušení provozního napětí čítače, informace čítače se obvykle ztratí.
• Pro měření rychlosti se počítá počet pulzů za čas.

Absolutní enkodéry 

 

Absolutní enkodéry dávají analogový nebo digitální signál úměrný úhlu. Existuje tedy pevný referenční bod pro měření úhlu. Rotační enkodéry s analogovým výstupem poskytují měřený úhel jako výstupní napětí, výstupní proud nebo šířku impulsu (PWM). Digitální rozhraní pro výstup absolutních hodnot jsou k dispozici ve formě komunikačních protokolů.

.

---

Jednootáčkové enkodéry

Jednootáčkové snímače jsou absolutní snímače, které mohou měřit pouze úhel jedné celé otáčky. Po jedné celé otáčce ukazuje výstupní signál každých 360° stejnou hodnotu jako pro 0°. Většina bezkontaktních jednootáčkových absolutních snímačů měří celý rozsah úhlu od 0° do maximálně 360°. Některé snímače měří úhly v omezeném úhlovém rozsahu, například +/- 45°.

.

.

Víceotáčkové enkodéry

Ve srovnání s jednootáčkovými snímači jsou víceotáčkové snímače schopny měřit úhly nad 360° Měřicí systém je schopen počítat otáčky a je obvykle naprogramován tak, aby signál plynule stoupal v maximálním elektricky účinném úhlovém rozsahu. Například některé víceotáčkové absolutní enkodéry jsou schopny měřit úhly až do 72000° (až 200 otáček hřídele).Pokud je přerušeno napájecí napětí, ztratí enkodéry informaci o poloze. Ale některé modely víceotáčkových enkodérů umožňují informaci o poloze zachovat. Technologie se nazývá True Power-On. Takový enkodér dává správný výstupní signál, i když se během nepřítomnosti napájecího napětí úhel natočení změní.

.

---

Panelové enkodéry

Panelové enkodéry jsou typy enkodérů, které používají v ovládacích panelech, například pro pohyb v nabídkách nebo pro specifikaci různých parametrů pro měřicí zařízení. Požadovaná hodnota se zadává ručním otáčením hřídele snímače (obvykle pomocí nastavovacího knoflíku namontovaného na hřídeli). Od běžného enkodéru pro měření úhlu se liší především tím, že je pohyb otáčení těžší, s vyšším momentem, aby nemohlo dojít k náhodnému otočení a tím změně hodnoty. Často se využívá tzv. detent pohybu, kdy se hřídel otáčí po skocích. Výstupem takového enkodéru jsou většinou pulzy úrovně TTL.

.

---

Úhel otáčení

 

Inkrementální enkodéry nemají typicky rozdíl mezi mechanickým úhlem a elektrickým úhlem, jako mají potenciometry a otáčejí se kolem dokola bez jakéhokoliv dorazu. Jen u některých modelů lze tuto vlastnost využít, např. u některých panelových enkodérů. Absolutní enkodéry mají efektivní elektrický úhel o něco menší, než je mechanický úhel, z důvodu změny signálu mezi začátkem a koncem křivky. Smysl otáčení

.

Při programování výstupního signálu absolutního enkodéru je důležité specifikovat smysl otáčení. Směr otáčení hřídele je určen při pohledu na enkodér zepředu. Rozlišuje se po směru a proti směru hodinových ručiček. Pro popis se ustálily zkratky CW pro po směru hodinových ručiček a CCW pro proti směru hodinových ručiček. Smysl otáčení CW nebo CCW může zákazník zvolit pro téměř všechny absolutní snímače při konfiguraci.

.

..

---

Rozlišení

.

Pro absolutní enkodéry s digitálním zpracováním signálu je důležitým parametrem rozlišení, které lze nalézt v prospektu snímače:Čím vyšší je rozlišení digitálně pracujícího senzoru, tím jemnější analogový signál může být zpracován.

.

.

---

Ochrana před vlivem prostředí

 

Stupeň krytí IP specifikuje, jaká opatření jsou zavedena pro ochranu ložisek hřídele, pouzder a elektrických spojů proti vnikajícím pevným částicím a vodě. Týká se to pouze sladké vody. Všechna ostatní média, jako jsou oleje, slaná voda, suspenze, zásady nebo kyseliny, jsou vyloučena.U bezkontaktních úhlových enkodérů se kromě krytí celého snímače rozlišuje krytí ze strany hřídele a krytí elektrického připojení.U úhlových snímačů s vlastním uložením hřídele se často rozlišuje třída ochrany pro hřídel v pohybu a hřídel v klidu. V těchto případech je informace definována písmeny "M" (hřídel v pohybu) nebo "S" (hřídel v klidu).

 

 

Elektrické připojení

 

Všechny bezkontaktní úhlové snímače vyžadují k provozu stejnosměrné napájecí napětí (VSUP).Pokud je výstup typu ratiometric, existuje poměr mezi napájecím napětím a výstupním signálem a výstupní signál se mění ve stejném poměru jako napájecí napětí. Tato možnost je dostupná pouze pro absolutní snímače s analogovým výstupem.

 

Redundance

 

Některé aplikace vyžadují vyšší redundanci signálu snímače.

• Dvojité provedení snímače snižuje pravděpodobnost selhání systému. Pokud jeden ze dvou kanálů selže, je zaznamenána chyba. Stroj nebo zařízení však může pokračovat v provozu až do příštího intervalu údržby, kdy je snímač vyměněn bez ztráty času stroje.
• Při provozu strojů kritických z hlediska bezpečnosti (např. vozidla, letectví atd.) může být porucha nebezpečná. Redundance umožňuje bezpečné, řízené odstavení těchto strojů nebo systémů, dokud není senzor vyměněn. Redundance je povinná pro mnoho aplikací tohoto typu.
• U magnetických úhlových enkodérů je magnet vždy instalován na konci hřídele. Proto zde není možné vést hřídel skrz pouzdro k jinému snímači. Vlastní magnetický snímací prvek je dvojitý/redundantní a u některých modelů volitelně galvanicky oddělený.
• S optickými úhlovými enkodéry je možné realizovat tandemové verze, které mají mechanicky společnou pouze hřídel, ale jinak jsou zcela zdvojené.

---

Design rotačních enkodérů

.

Enkodéry jsou nabízeny v široké škále provedení pouzdra. Lze je rozdělit na kitové snímače (bez hřídelového ložiska) a snímače s hřídelovým ložiskem. V druhém případě se rozlišuje verze s kluzným nebo kuličkovým ložiskem a plnou nebo dutou hřídelí.

Kit enkodéry nemají hřídel, a tedy ani ložisko hřídele. Pro tyto snímače se také používá termín "enkodér s vnějším uložením hřídele", protože ložisko není součástí enkodéru. U magnetických enkodérů je magnet upevněn na konec hřídele, u optických enkodérů je kotouč enkodéru připevněn k hřídeli v aplikaci. Kit enkodéry jsou vhodné pro nejvyšší otáčky až do mnoha tisíc otáček za minutu a prakticky nepodléhají mechanickému opotřebení.

.

Kvůli chybějícímu mechanickému spojení mezi magnetem a enkodérem lze realizovat následující oddělení:

.

• Mechanické oddělení
• Galvanické oddělení (žádné propojení mezi hřídelí a enkodérem)
• Tepelné oddělení

Snímače s ložiskem - "hřídelový enkodér" a "enkodér s dutou hřídelí"

.

Tyto typy snímačů mají vlastní ložisko hřídele. Rozlišují se také dvě provedení: enkodéry s plnou hřídelí a enkodéry s dutou hřídelí. Pro hřídelové snímače se také používá termín "úhlový snímač s integrovaným ložiskovým hřídelem".Snímače s dutou hřídelí na druhé straně, jak název napovídá, nemají plnou hřídel. Hřídel na straně aplikace je vložena do duté hřídele a připojen k ní. U verzí s průchozími otvory je dokonce možné hřídel zcela prostrčit enkodérem, kterou pak lze volně axiálně polohovat.

.

---

Montáž enkodéru

.

Možnosti mechanické montáže enkodéru v aplikaci závisí na provedení pouzdra. MEGATRON nabízí pro bezkontaktní snímače celkem pět různých možností montáže.

.

• Centrální závit
• Příruba
• Otvory se závitem
• Servo příruba
• Montážní kroužek
• Flexibilní příruba

Centrální závit a převlečná matice

 

Verze se centrálním závitem je velmi snadný a rychlý způsob upevnění. Pro montáž enkodéru s průchodkami je obecně nutné vyvrtat pouze jeden jediný otvor v montážní desce aplikace. Ložiskové pouzdro enkodéru je vedeno tímto otvorem, dokud čelo pouzdra snímače nebo povrch středícího nákružku nedosedne na montážní desku. Nakonec se enkodér připevní k montážní desce pomocí převlečné matice a podložky/pojistné podložky. Převlečná matice a podložka jsou často součástí dodávky. Některé enkodéry mají také kolík proti otáčení. Tím se zabrání neúmyslnému otočení pouzdra snímače kolem středové osy při utahování převlečné matice. Do montážní desky je nutné vyvrtat další druhý otvor pro tento čep proti rotaci. Kromě toho plní antirotační čep (pokud je přítomen) funkci reference nulového bodu (poloha 0°). Pro upevnění enkodéru v montážní desce otvor úplně prorazí montážní desku. To může usnadnit pronikání kapalin a prachu z přední části na zadní stranu montážní desky. Aby se tomu zabránilo, je volitelně součástí dodávky přídavný těsnicí prvek, který se vkládá mezi přední stranu snímače a montážní desku. Tento těsnicí prvek je volitelný například pro řadu snímačů ETx25.

.

.Příruba

.

Přírubová montáž je široce používaná, jednoduchá montážní metoda, která zabraňuje kroucení pouzdra enkodéru kolem středové osy během montáže. Pro upevnění snímače je třeba v aplikaci vyvrtat tři otvory do montážní desky. Jeden otvor je potřeba pro středící objímku nebo středový závit a další dva jsou potřeba pro upevnění enkodéru pomocí šroubů. Šrouby pro upevnění obvykle nejsou součástí dodávky.

.

.

Otvory se závitem

.

Upevnění pomocí závitových otvorů je velmi bezpečný způsob a je založen na běžně dostupných standardních dílech. Pro upevnění takových snímačů je třeba v aplikaci vyvrtat do montážní desky alespoň tři otvory: Jeden otvor pro středící objímku a dva další otvory pro montáž snímače. Závitový otvor v krytu snímače slouží jako nulová reference (0° reference). Šrouby pro upevnění obvykle nejsou součástí dodávky.

:

.

Servo příruba

.

Tento způsob montáže umožňuje dodatečnou změnu nulového bodu (referenčního bodu) otáčením krytu snímače, a je proto zvláště užitečný pro absolutní snímače. Pro montáž musí být do montážní desky vyvrtány alespoň čtyři otvory.

• Jeden otvor pro středící límec, který zcela proniká do montážní desky.
• Tři další otvory na zadní straně montážní desky pro přišroubování svorek, které nemusí pronikat montážní deskou.

Servo svorky nejsou součástí dodávky a lze je objednat u MEGATRON jako příslušenství. Pomocí svorek je enkodér upevněn přítlakem na montážní desku. Čtvrtý závitový otvor v krytu snímače slouží jako reference nulového bodu (0° reference). .

Montážní kroužek

.

Tento způsob montáže je omezen výhradně na snímače bez hřídelového ložiska (enkodér kit). Pro montáž musí být v montážní desce vyvrtány alespoň tři otvory: Jeden otvor pro středící límec, který zcela proniká montážní deskou, a alespoň dva další otvory na zadní straně montážní desky pro upevnění montážního kroužku, které nemusí pronikat do montážní desky. Pokud je enkodér zpočátku volně připevněn k montážnímu kroužku, umožňuje to otáčet enkodérem kolem středové osy pro vyrovnání nulového bodu (tj. užitečné zejména pro absolutní enkodéry). Pozice se pak zafixuje jednoduše dotažením šroubů.

.

Flexibilní příruba

.

Tento způsob montáže se používá pouze pro snímače s dutým hřídelem. Výhodou této metody je, že lze minimalizovat mechanické vlivy na enkodér způsobené radiálními a axiálními excentricitami hřídele na straně aplikace, což snižuje zatížení ložiska. Tento způsob montáže vyžaduje alespoň 2 otvory pro montáž enkodéru.