Izbor enkodera – pozicioni sistemi

Kada govorimo o rezoluciji treba imati na umu razliku između broja impulsa po kanalu (cpt, izbojanih po obrtaju) i broja stanja (kvadkaunta).

Pozicioniranje: rezolucija i tačnost

Zahtevana rezolucija pozicioniranja za neku aplikaciju diktira rezoluciju enkodera koju treba izabrati. Dobro podešen sistem može da održava poziciju u sklopu 1 stanja enkodera (kvadkaunta). Stoga, rezolucija enkodera u kvadkauntima (stanjima) treba da odgovara najmanje maksimalnoj dozvoljenoj grešci pozicioniranja. U zavisnosti od vremena odziva sistema, treba izabrati višu rezoluciju enkodera u slučaju da kontroler detektuje devijacije brže i suprotstavlja se brže.

Obratite pažnju: nije samo rezolucija enkodera ono što utiče na tačnost, dinamičko pozicioniranje i kontrolu brzine. To je reakcija sistema u celini. Vreme odziva može biti ograničeno strujom ili ograničenjem napona napajanja i kontrolerom, neoptimalnom parametrizacijom kontrolne petlje, inercijom ili varijacijama u trenju u toku kretanja.

Signalni džiter – ako je veliki u poređenju sa nominalnom širinom stanja enkodera – smanjuje se tačnost u smislu ponovljivosti koja može da se postigne. U ovom pogledu, optički enkoderi sa direktnim očitavanjem imaju prednost u odnosu na magnetne interpolacione enkodere. Veći optički enkoderi sa direktnim očitavanjem takođe imaju prednosti koje se odnose na apsolutnu tačnost. Njihova integrisana nelinearnost (INL) je veoma mala.

Pravilo 1: enkoder za pozicioniranje

Preporuka: Izaberite encoder sa brojem impulsa većim od 360° podeljeno sa zahtevanom tačnošću ugaone pozicije; broj stanja koja su od 4 do 10 puta veća. Za pozicioniranje, izaberite enkoder sa linijskim drajverom (diferencijalni signal).

Pravilo 2: Enkoder za visoko precizno pozicioniranje

Izaberite optičke enkodere sa linijskim drajverom za visoko-precizno pozicioniranje. Oni imaju veću rezoluciju, manji džiter i niži INL nego magnetni interpolacioni enkoderi.

Mehanički prenosnici

Veoma visoka tačnost u pozicioniranju je teško dostižna u situacijama kada se između motor ai opterećenja nalazi sklop za mehanički prenos. Stoga, visoka rezolucija enkodera ima smisla samo na aplikaciji sa direct drajvom. Veoma često visoko-precizno pozicioniranje ne zahteva samo veliki broj stanja već i visoku apsolutnu tačnost. Optički enkoderi ovde imaju prednost zbog visoke rezolucije i niskog INL-a.

Drajv sistemi sa mehaničkim prenosnicima kao što su reduktori ili olovni i kuglični vijci ne zahtevaju visoku rezoluciju enkodera. Rezolucija enkodera montirana na motor biće pomnožena sa redukcijom reduktora. Slično, na vijku sa korakom od 5mm umerena rezolucija enkodera od 512 kvadkaunta rezultiraće teoretskom tačnošću linearne pozicije od oko 10 mikrona. To je često mnogo manje nego zazor sistema ili tačnosti navoja.

Pravilo 3: Enkoder za pozicioniranje sa mehaničkim prenosom

Izaberite magnetni enkoder sa linijskim drajverom i sa umerenim ili niskim brojem stanja. Mehanička redukcija će povećati rezoluciju. Zbog nesavršenosti mehaničkog prenosa nećete moći da ostvarite koristi od visoko preciznih optičkih enkodera.

Apsolutni enkoderi

Inkrementalni enkoderi mere samo promene u poziciji i zahtevaju dodatnu proceduru za čitanje apsolutne pozicije (takozvani homing). Homing se obično izvodi na niskim brzinama i zahteva vreme koje nije dostupno u nekim aplikacijama. U višeosnim sistemima, na primer u kinematičkim kompleksnim robotskim aplikacijama sa mehanički međuzavisnim osama, homing procedura može da izazove koliziju i oštećenje. U takvim slučajevima, apsolutni enkoderi mogu da se upotrebe kao alternativa inkrementalnim. Nakon što se pokrenu, apsolutni enkoderi omogućavaju očitavanje stvarne pozicije direktno (bez hominga) u sklopu jednog obrtaja motora (’’single turn’’) ili više obrtaja (’’multi turn’’).

U industrijskim aplikacijama, apsolutni enkoderi sa rednim interfejsom (SSI, Biss-C) se često koriste za transmitovanje stvarne pozicije kao protok za bitove. Samo šest linija je dovoljno za napon napajanja, prenos podataka i sinhronizaciju vremena prenosa.

Za apsolutne enkodere sa jednim obrtajem, revolucija oko jedne ose je kodirana sa N koraka. Kodiranje se ponavlja kada se rotira više od 360°. Uobičajene rezolucije su 12 bita (4096 pozicija) i više po revoluciji. U apsolutnim enkoderima sa više obrtaja broj revolucija se dodatno kodira i skladišti se u istom toku bitova. Enkoderi sa više obrtaja potrebni su kada broj izmerenih koraka enkodera sa jednim obrtajem nije dovoljna, na primer za duže putanje.

Klasična aplikacija sa apsolutnim enkoderima je mehanizam za praćenje solarnih instalacija. Homing procedura sa inkrementalim enkoderima dugo traje, dok su korišćene brzine za takve instalacije veoma spore. Za sve tipove regulatora protoka, sisteme za punjenje ili konvejere, veoma je važno da znate brzinu protoka od prvog momenta. Homing procedura može dosvesti do nekontrolisanog protoka materijala. Dodatne aplikacije sa apsolutnim enkoderima su robotika, mašine za rukovanje i pozicioniranje, reflektori i drugi scenski elementi. Maksonovi pozicioni kontroleri (EPOS, MAXPOS) podržavaju upotrebu mnogih različitih apsolutnih enkodera.

Ukoliko imate bilo kakav zahtev na polju drajvera, senzora, aktuatora ili elektromotora, pišite nam na info@zanustechnology.com .