Encoder- en applicatieoverzicht <br> De encoder is een elektromechanisch apparaat dat kan worden gebruikt om de mechanische beweging of doelpositie te meten. De meeste encoders gebruiken optische sensoren om elektrische signalen te bieden in de vorm van pulstreinen, die op hun beurt kunnen worden omgezet in beweging, richting of positie -informatie.
Rotaire encoders kunnen worden gebruikt om de rotatiebeweging van de as te meten. Figuur 1 toont de basiscomponenten van een roterende encoder, inclusief een lichtemitterende diode (LED), een codewiel en een lichtsensor aan de achterkant van het codewiel. Dit codewiel wordt op een roterende as geplaatst met ondoorzichtige en lichte vertelerende waaiervormige gebieden gerangschikt in een gecodeerde vorm. Wanneer het codewiel roteert, blokkeren de ondoorzichtige sectoren het licht en de sectoren voor het overdrijven van lichtdieren laten licht erdoorheen gaan. Dit produceert vierkante golfpulsen die kunnen worden samengesteld in overeenkomstige positie of bewegingsinformatie. De encoder is meestal verdeeld in 100 tot 6000 sectoren per revolutie. Dit laat zien dat een encoder van 100 sector 3,6 graden nauwkeurigheid kan bieden, terwijl een encoder van 6000 sector 0,06 graden nauwkeurigheid kan bieden.
Lineaire encoders werken als roterende encoders. Het maakt gebruik van een vaste, ondoorzichtige strook om de roterende encoder te vervangen, door enkele lichte transmissieve openingen op het ondoorzichtige stripoppervlak en de LED-detectorassemblage is bevestigd aan het bewegende lichaam.
Figuur 1. Componenten van een optische encoder
Slechts één pulsuitgangscoder kan de rotatiehoek niet bepalen, dus het is niet nuttig. Als twee codekanalen worden gebruikt en het faseverschil tussen hun sectoren 90 graden is (zoals getoond in Fig. 2), kunnen de twee uitvoerkanalen van de kwadratuurcoder de twee informatie van positie- en rotatierichting bepalen. Als kanaal A bijvoorbeeld de fase leidt, roteert de encoder met de klok mee. Als kanaal B de fase leidt, roteert het codewiel tegen de klok in. Daarom is het mogelijk om het aantal pulsen en de relatieve fase -informatie tussen de signalen A, B te controleren, mogelijk om de positie- en richtinginformatie van de rotatie tegelijkertijd te verkrijgen.
Figuur 2. Uitgangssignalen van kwadratuurcoders A en B
Bovendien bevatten sommige kwadratuurcoders ook een derde uitgangskanaal genaamd Zero -signaal of referentiesignaal. Een enkele puls wordt uitgevoerd voor elke rotatie van dit kanaal. U kunt deze enkele puls gebruiken om een referentiepositie nauwkeurig te berekenen. In de meeste encoders wordt dit signaal z -as of index genoemd.
Tot dusverre introduceerde dit artikel een incore-encoder van een enkele ends. Omdat naar beide A- en B-signalen naar de grond worden verwezen, worden ze enkele end genoemd en heeft elk signaal slechts één (of slechts één) lijn. Een andere veelgebruikte encoder is een differentiële encoder en de signalen van A- en B hebben twee draden. De twee lijnen van het A -signaal zijn A 'en A, en de twee lijnen van het B -signaal zijn respectievelijk B' en B. Omdat deze vier lijnen altijd een bekend niveau (0V of VCC) uitvoeren, wordt deze structuur ook een push-pull-structuur genoemd. Wanneer a VCC is, is a '0V. Omgekeerd, wanneer a 0V is, is a 'VCC. In het geval van een encoder met één einde is A VCC of drijvend. Het gebruik van differentiële detectie kan zorgen voor de nauwkeurigheid van het signaal, dus differentiële encoders kunnen meestal worden gebruikt in omgevingen met grote elektrische ruis.
Met een incrementele encoder kan alleen positieveranderingsinformatie (van welke bewegingssnelheid en versnelling kunnen worden berekend) kan worden gemeten, maar de absolute positie van het doel kan niet worden bepaald. Hier zullen we een derde type encoder introduceren: absolute encoder, die de absolute positie van het doel kan verkrijgen. Deze encoder, zoals de incrementele encoder, heeft afwisselende ondoorzichtige sectoren en transparante sectoren. Een absolute encoder gebruikt echter een zone met meerdere componenten op het codewiel van de encoder om een concentrisch codekanaal te vormen, net als een doelring. Het concentrische codepad begint vanuit het midden van de encodercode en strekt zich uit naar buiten tot de buitenkant van de codebord. Elk codekanaal heeft tweemaal de partitie dan zijn binnenste laag. De eerste laag, het binnenste codekanaal, heeft slechts één lichtoverdrachtsector en één ondoorzichtige sector; De tweede laag in het midden heeft twee lichtdoorwerkingssectoren en twee ondoorzichtige sectoren; En er zijn vier licht-transmitterende sectoren en ondoorzichtige sectoren voor het derde codekanaal. Als de encoder 10 laagcodekanalen heeft, heeft het buitenste codekanaal 512 sectoren; Als er 16 lagen codekanalen zijn, heeft het buitenste codekanaal 32.767 sectoren.
Omdat de absolute encoder meer dan één aantal sectoren per codekanaal heeft dan die erin, vormt het aantal sectoren een binair telsysteem. In dit type encoder komt elk codekanaal op het codewiel overeen met een lichtbron en een ontvanger. Dit betekent dat een 10-laags encoder 10 groepen lichtbronnen en ontvangers vereist, terwijl een 16-laags encoder 16 groepen lichtbronnen en ontvangers vereist.
Het voordeel van een absolute encoder is dat u de snelheid van de encoder kunt verlagen en de coder van de encoder kunt laten maken, maakt slechts één revolutie tijdens de gehele bewegingscyclus van de machine. Als de machine 10 inch reist en de encoder 16 bits precisie heeft, dan is de nauwkeurigheid van de machinepositie 10/65.536 of 0,00015 inch. Als de machine langer reist, zoals 6 voet, kan een grove roterende encoder ervoor zorgen dat elke voet wordt gevolgd; Een tweede fase, een fijne roterende encoder genoemd, kan afstanden binnen 1 voet volgen. Dit betekent dat u de grove encoder kunt aanpassen zodat deze rond de gehele afstand van 6 voet roteert; U kunt ook de dunne encoder aanpassen zodat deze een bereik van 1 voet (of 12 inch) kan oplossen.
Hoe te meten met behulp van een encoder <br> Om een encoder voor meting te gebruiken, moet er een basis elektronisch apparaat zijn, de teller. De basisteller genereert een waarde via zijn verschillende invoerkanalen om het aantal gedetecteerde randen aan te geven (dwz veranderingen van laag naar hoog of hoog naar laag in de golfvorm). De meeste tellers hebben drie onderling verbonden ingangen-drempel-, bron- en up/down selectie. De teller registreert het aantal gebeurtenissen in de broninvoer en telt omhoog of omlaag volgens de status van de selectielijn UP/Down. Bijvoorbeeld: als de statusbit omhoog/omlaag "hoog" is, telt de teller op; Als de statusbit omhoog/omlaag "laag" is, telt de teller af. Figuur 3 toont een vereenvoudigd tegenblokdiagram.
Figuur 3. Vereenvoudigd model van de teller
Encoders hebben meestal 5 draden die moeten worden aangesloten. Verschillende encoders, de kleur van deze lijnen is niet hetzelfde. U kunt deze draden gebruiken om de encoder te voeden en A-, B- en Z -signalen te lezen. Figuur 4 toont een typische interfacedefinitie voor een incrementele encoder.
Figuur 4. Incrementele encoderinterface
De volgende stap is om te beslissen waar deze lijnen moeten worden aangesloten. Zoals hierboven vermeld, is het signaal A verbonden met de bronterminal en worden de pulsen in het signaal geteld. Signaal B is verbonden met de selectiepoort UP/Down. Verbind elke +5V DC-voeding met de stroom- en grondverbindingen-in de meeste gevallen, slechts één digitale lijn voor een data-acquisitieapparaat is voldoende.
Omdat de signaalranden worden geteld, is het volgende dat u moet overwegen hoe deze waarden moeten worden omgezet in positie -informatie. Het proces van het omzetten van de randwaarde in positie -informatie hangt af van het type codering dat wordt gebruikt. Er zijn drie basistypen codering: X1, X2 en X4.
X1 codering
Figuur 5 toont het aantal plus-minus tellingen voor een kwadratuurperiode en het overeenkomstige X1-coderingstype. Wanneer kanaal A kanaal B leidt, vindt de toename plaats op de stijgende rand van kanaal A. Wanneer kanaal B kanaal A leidt, treedt de afname op aan de dalende rand van kanaal A.
Figuur 5. x1 codering
X2 codering
De X2 -codering is vergelijkbaar met het bovenstaande proces, behalve dat elke randentelling van de teller een kanaal wordt verhoogd of verlaagd, afhankelijk van welk kanaal wordt gekanaliseerd. De waarde van de teller zal met 2 toenemen of met 2 cyclus afnemen, zoals weergegeven in figuur 6.
Figuur 6. X2 -codering
X4 codering
In de X4 -coderingsmodus neemt de teller ook toe of neemt het ook af aan elke rand van de kanalen A en B. Of het aantal tellers toeneemt of afneemt, hangt af van welke kanaalkanaal het kanaal leidt. Het aantal tellers zal met 4 toenemen of elke cyclus met 4 afnemen.
Nadat u het type codering en het aantal pulstelling hebt ingesteld, kunt u de volgende formule gebruiken om numerieke informatie te converteren om informatie te positioneren:
Voor rotatiepositie
Rotatiebedrag 
Waarbij n = aantal pulsen gegenereerd door de encoder tijdens elke rotatie van de as
x = coderingstype
Voor lineaire positie
Verplaatsing 
Waarbij ppi = puls per inch (deze parameter betrekking heeft op de geselecteerde encoder)
De encoder verbinden met het instrument <br> Neem in dit gedeelte het Ni CDAQ-9172-chassis en de Ni 9401 C-serie digitale I/O-module als voorbeeld. Het gebruik van verschillende meetinstrumenten en apparatuur is vergelijkbaar met dit proces.
Gebruikt materiaal:
CDAQ-9172: Ni Compactdaq 8-slot hi-speed USB-chassis
NI 9401: 8-kanaals, 5 V/TTL Hoge snelheid, bidirectionele digitale I/O-module
24 Puls/rotatie Kwadratuurcoder
De NI 9401 heeft een D-Sub-connector die connectiviteit biedt voor 8 digitale kanalen. Elk kanaal heeft een digitale I/O -poort die kan worden aangesloten op een digitale invoer- of uitvoerapparaat. Alleen via de 5e en 6e slots op het chassis kunt u verbinding maken met de twee tellers in de CDAQ-9172; Plaats daarom de 9401 in de 5e slot.
Volgens deze specificaties is verbinding A op de encoder verbonden met pin 14 en is verbinding B verbonden met pin 17 en "5 VDC Power" is verbonden met elke ongebruikte cijferlijn ingesteld op "high". "" Maak verbinding met elke COM -poort.
Begin met meten
Nu de encoder is verbonden met het meetapparaat, kunt u Ni LabView grafische programmeersoftware gebruiken om deze gegevens naar een computer over te dragen voor observatie en analyse.
Fragment uit: Ni "Algemene meetgids"