Encoder dan Aplikasi Ikhtisar <br> Encoder adalah perangkat elektromekanis yang dapat digunakan untuk mengukur gerakan mekanis atau posisi target. Sebagian besar encoder menggunakan sensor optik untuk memberikan sinyal listrik dalam bentuk kereta pulsa, yang pada gilirannya dapat dikonversi menjadi informasi gerak, arah, atau posisi.
Encoder putar dapat digunakan untuk mengukur gerakan rotasi poros. Gambar 1 menunjukkan komponen dasar dari encoder putar, termasuk dioda pemancar cahaya (LED), roda kode, dan sensor cahaya di belakang roda kode. Roda kode ini ditempatkan pada poros berputar dengan buram dan area berbentuk kipas yang beralih cahaya yang disusun dalam bentuk yang dikodekan. Saat roda kode berputar, sektor-sektor buram memblokir lampu, dan sektor transmisi cahaya memungkinkan cahaya untuk dilewati. Ini menghasilkan pulsa gelombang persegi yang dapat dikompilasi menjadi posisi yang sesuai atau informasi gerak. Encoder biasanya dibagi menjadi 100 hingga 6000 sektor per revolusi. Ini menunjukkan bahwa enkoder 100-sektor dapat memberikan akurasi 3,6 derajat sementara enkoder 6000-sektor dapat memberikan akurasi 0,06 derajat.
Encoder linier bekerja seperti rotary encoders. Ini menggunakan strip yang tetap dan buram untuk menggantikan rotary encoder, dengan beberapa celah transmisif cahaya pada permukaan strip buram, dan rakitan detektor LED melekat pada bodi yang bergerak.
Gambar 1. Komponen encoder optik
Hanya satu enkoder output pulsa yang tidak dapat menentukan sudut rotasi, sehingga tidak berguna. Jika dua saluran kode digunakan, dan perbedaan fase antara sektornya adalah 90 derajat (seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 2), dua saluran output encoder quadrature dapat menentukan dua informasi posisi posisi dan rotasi. Misalnya, jika saluran A memimpin fase, enkoder berputar searah jarum jam. Jika saluran B mengarah pada fase, maka roda kode berputar berlawanan arah jarum jam. Oleh karena itu, dengan memantau jumlah pulsa dan informasi fase relatif antara sinyal A, B, dimungkinkan untuk mendapatkan informasi posisi dan arah rotasi pada saat yang sama.
Gambar 2. Sinyal output quadrature encoder A dan B
Selain itu, beberapa encoder quadrature juga menyertakan saluran output ketiga yang disebut sinyal nol atau sinyal referensi. Pulsa tunggal adalah output untuk setiap rotasi saluran ini. Anda dapat menggunakan pulsa tunggal ini untuk secara akurat menghitung posisi referensi. Di sebagian besar encoder, sinyal ini disebut sumbu z atau indeks.
Sejauh ini, artikel ini memperkenalkan encoder quadrature tambahan tunggal. Karena sinyal A dan B dirujuk ke tanah, mereka disebut satu ujung dan masing-masing sinyal hanya memiliki satu (atau hanya satu) garis. Encoder lainnya yang umum digunakan adalah encoder diferensial, dan sinyal A dan B -nya memiliki dua kabel. Dua garis sinyal A adalah A 'dan A, dan dua garis sinyal B adalah B' dan B, masing -masing. Karena keempat garis ini selalu menghasilkan level yang diketahui (0V atau VCC), struktur ini juga disebut struktur push-pull. Ketika A adalah VCC, A 'IS 0V. Sebaliknya, ketika A adalah 0V, a 'adalah vcc. Dalam kasus enkoder tunggal, A adalah VCC atau mengambang. Menggunakan deteksi diferensial dapat memastikan keakuratan sinyal, sehingga encoder diferensial biasanya dapat digunakan di lingkungan dengan kebisingan listrik yang besar.
Dengan encoder tambahan, hanya informasi perubahan posisi (dari mana kecepatan gerak dan akselerasi dapat dihitung) dapat diukur, tetapi posisi absolut dari target tidak dapat ditentukan. Di sini, kami akan memperkenalkan jenis encoder ketiga: encoder absolute, yang dapat memperoleh posisi absolut dari target. Encoder ini, seperti encoder tambahan, memiliki sektor buram dan sektor transparan. Namun, enkoder absolut menggunakan zona multi-komponen pada roda kode enkoder untuk membentuk saluran kode konsentris, seperti halnya cincin target. Jalur kode konsentris dimulai dari pusat kode encoder dan memanjang ke luar hingga bagian luar papan kode. Setiap saluran kode memiliki dua kali partisi dari lapisan dalamnya. Lapisan pertama, saluran kode terdalam, hanya memiliki satu sektor transmisi cahaya dan satu sektor buram; Lapisan kedua di tengah memiliki dua sektor transmisi cahaya dan dua sektor buram; Dan ada empat sektor transmisi cahaya dan sektor buram untuk saluran kode ketiga. Jika encoder memiliki 10 saluran kode lapisan, maka saluran kode terluar memiliki 512 sektor; Jika ada 16 saluran kode lapisan, maka saluran kode terluar memiliki 32.767 sektor.
Karena encoder absolut memiliki lebih dari satu jumlah sektor per saluran kode daripada yang ada di dalamnya, jumlah sektor membentuk sistem penghitungan biner. Dalam jenis encoder ini, setiap saluran kode pada roda kode sesuai dengan sumber cahaya dan penerima. Ini berarti bahwa encoder 10-lapis membutuhkan 10 kelompok sumber cahaya dan penerima, sedangkan encoder 16-layer membutuhkan 16 kelompok sumber cahaya dan penerima.
Keuntungan dari encoder absolut adalah Anda dapat mengurangi kecepatan encoder dan membuat kode encoder hanya membuat satu revolusi selama seluruh siklus gerak mesin. Jika mesin berjalan 10 inci dan encoder memiliki 16 bit presisi, maka keakuratan posisi mesin adalah 10/65.536, atau 0,00015 inci. Jika mesin berjalan lebih lama, seperti 6 kaki, maka encoder putar kasar dapat memastikan bahwa setiap kaki dilacak; Tahap kedua, disebut encoder putar halus, dapat melacak jarak dalam 1 kaki. Ini berarti Anda dapat menyesuaikan encoder kasar sehingga berputar di sekitar seluruh jarak 6 kaki; Anda juga dapat menyesuaikan encoder tipis sehingga dapat menyelesaikan kisaran 1 kaki (atau 12 inci).
Cara mengukur menggunakan encoder <br> untuk menggunakan encoder untuk pengukuran, harus ada perangkat elektronik dasar, penghitung. Penghitung dasar menghasilkan nilai melalui beberapa saluran inputnya untuk menunjukkan jumlah tepi yang terdeteksi (yaitu perubahan dari rendah ke tinggi atau tinggi ke bentuk gelombang). Sebagian besar penghitung memiliki tiga pemilihan input-threshold, sumber, dan naik/turun yang saling terkait. Penghitung mencatat jumlah peristiwa dalam input sumber dan menghitung naik atau turun sesuai dengan keadaan garis seleksi atas/bawah. Misalnya: jika bit status naik/turun adalah "tinggi" maka penghitung dihitung; Jika bit status naik/turun "rendah" maka penghitung dihitung mundur. Gambar 3 menunjukkan diagram blok penghitung yang disederhanakan.
Gambar 3. Model penghitung yang disederhanakan
Encoders biasanya memiliki 5 kabel yang perlu dihubungkan. Encoder yang berbeda, warna garis -garis ini tidak sama. Anda dapat menggunakan kabel ini untuk memberi daya pada encoder dan membaca sinyal A, B, dan Z. Gambar 4 menunjukkan definisi antarmuka yang khas untuk enkoder tambahan.
Gambar 4. Antarmuka Encoder tambahan
Langkah selanjutnya adalah memutuskan di mana garis -garis ini harus terhubung. Seperti disebutkan di atas, sinyal A terhubung ke terminal sumber dan pulsa dalam sinyalnya dihitung. Sinyal B terhubung ke port pemilihan atas/bawah. Hubungkan catu daya +5V DC ke koneksi daya dan ground dalam kebanyakan kasus, hanya satu saluran digital untuk perangkat akuisisi data yang cukup.
Karena tepi sinyal dihitung, hal berikutnya yang perlu Anda pertimbangkan adalah bagaimana nilai -nilai ini harus dikonversi menjadi informasi posisi. Proses mengubah nilai tepi menjadi informasi posisi tergantung pada jenis pengkodean yang digunakan. Ada tiga jenis pengkodean dasar: x1, x2, dan x4.
Pengkodean X1
Gambar 5 menunjukkan jumlah jumlah plus-minus untuk periode quadrature dan jenis pengkodean X1 yang sesuai. Ketika saluran A memimpin saluran B, kenaikan terjadi pada tepi naik saluran A. Ketika saluran B memimpin saluran A, penurunan terjadi pada tepi jatuh saluran A.
Gambar 5. Pengkodean X1
Pengkodean x2
Pengkodean X2 mirip dengan proses di atas, kecuali bahwa setiap jumlah tepi penghitung saluran bertambah atau dikurangi, tergantung pada saluran mana yang disalurkan. Nilai penghitung akan meningkat sebesar 2 atau menurun dengan 2 setiap siklus, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 6.
Gambar 6. Pengkodean X2
Pengkodean x4
Dalam mode pengkodean X4, penghitung juga meningkat atau berkurang pada setiap tepi saluran A dan B. Apakah jumlah penghitung meningkat atau berkurang tergantung pada saluran mana yang mengarah ke saluran mana. Jumlah penghitung akan meningkat sebesar 4 atau menurun dengan 4 setiap siklus.
Setelah Anda mengatur jenis pengkodean dan jumlah jumlah pulsa, Anda dapat menggunakan formula berikut untuk mengonversi informasi numerik untuk memposisikan informasi:
Untuk posisi rotasi
Jumlah rotasi 
Di mana n = jumlah pulsa yang dihasilkan oleh encoder selama setiap rotasi poros
x = jenis penyandian
Untuk posisi linier
Pemindahan 
Dimana PPI = pulsa per inci (parameter ini berhubungan dengan encoder yang dipilih)
Menghubungkan encoder ke instrumen <br> di bagian ini, ambil sasis Ni CDAQ-9172 dan modul I/O Seri NI 9401 C sebagai contoh. Menggunakan instrumen dan peralatan pengukuran yang berbeda mirip dengan proses ini.
Peralatan yang digunakan:
CDAQ-9172: NI Compactdaq 8-Slot Hi-Speed USB Chassis
NI 9401: 8-channel, 5 V/TTL Kecepatan tinggi, modul I/O digital dua arah
24 Pulsa/Rotasi Encoder Quadrature
NI 9401 memiliki konektor D-SUB yang menyediakan konektivitas untuk 8 saluran digital. Setiap saluran memiliki port I/O digital yang dapat dihubungkan ke input digital atau perangkat output. Hanya melalui slot ke-5 dan ke-6 pada sasis Anda dapat terhubung ke dua penghitung di CDAQ-9172; Oleh karena itu, masukkan 9401 ke dalam slot ke -5.
Menurut spesifikasi ini, koneksi A pada encoder terhubung ke pin 14 dan koneksi B terhubung ke pin 17 dan "5 vdc power" terhubung ke garis digit yang tidak digunakan yang ditetapkan ke "tinggi". "" Sambungkan ke port COM apa pun.
Mulailah mengukur
Sekarang setelah encoder telah terhubung ke perangkat pengukuran, Anda dapat menggunakan perangkat lunak pemrograman grafis NI LabView untuk mentransfer data ini ke komputer untuk pengamatan dan analisis.
Kutipan dari: Ni "Panduan Pengukuran Umum"