Jak mierzyć kąt i pozycje obrotu?
Kluczowym aspektem wielu dziedzin nauki i technologii, takich jak robotyka, nawigacja, automatyka przemysłowa, jest zdolność do precyzyjnego pomiaru kątów i pozycji obrotu. To, co umożliwia precyzyjne pomiary, to urządzenia zwane enkoderami. W tym artykule skupimy się na enkoderach obrotowych, z rozważeniem również enkoderów liniowych.
Co to jest enkoder obrotowy?
Enkodery obrotowe są specyficznymi typami enkoderów, które generują sygnały wyjściowe proporcjonalne do kąta, jaki obrócił się wał lub osią. Innymi słowy, enkoder obrotowy to urządzenie, które zmienia informację o położeniu kątowym na sygnał cyfrowy, który może być przetworzony przez system sterowania.
Cechy enkoderów obrotowych
Enkodery obrotowe charakteryzują się kilkoma kluczowymi cechami:
- Precyzja pomiaru: Enkodery obrotowe mogą dostarczać bardzo precyzyjne pomiary, które są niezbędne w wielu zastosowaniach przemysłowych.
- Zdolność do pomiaru obrotów bez końca: W przeciwieństwie do enkoderów liniowych, które mają ograniczoną długość, enkodery obrotowe mogą mierzyć obrót bez końca.
- Zdolność do pracy w trudnych warunkach: Większość enkoderów obrotowych jest zaprojektowanych do pracy w trudnych warunkach przemysłowych, takich jak wysokie temperatury, wilgotność czy wibracje.
Zasady działania enkoderów obrotowych
Podstawowy enkoder obrotowy składa się z tarczy kodowej, która obraca się z wałem i zawiera szereg szczelin równomiernie rozmieszczonych na obwodzie. Jest również element optyczny, który generuje sygnał elektryczny, gdy szczelina na tarczy przechodzi. Przez monitorowanie sekwencji tych sygnałów, system sterowania może precyzyjnie określić kąt obrotu.
Klasyfikacja enkoderów obrotowych
Enkodery obrotowe można klasyfikować na podstawie wielu czynników, takich jak metoda generowania sygnału i typ sygnału wyjściowego. Dwa główne typy to:
- Enkodery obrotowe inkrementalne: Enkodery te mierzą zmianę pozycji od punktu referencyjnego. Zwracają sygnał każdorazowo, gdy wał obróci się o określoną ilość, ale nie przechowują informacji o absolutnej pozycji.
- Enkodery obrotowe absolutne: Enkodery te rejestrują i przechowują informację o absolutnej pozycji wału, nawet w przypadku przerwy zasilania. W przeciwieństwie do enkoderów inkrementalnych, nie wymagają punktu odniesienia przy każdym uruchomieniu.
Enkodery liniowe
Wspomniane wcześniej enkodery liniowe, podobnie jak ich obrotowe odpowiedniki, zmieniają pozycję na sygnał cyfrowy. Zamiast jednak mierzyć kąt obrotu, mierzą liniową zmianę pozycji.
Jak zmierzyć kąt i pozycję obrotu za pomocą enkoderów obrotowych?
Enkodery obrotowe, jako narzędzia do pomiaru kąta i pozycji obrotu, są niezbędne w wielu systemach. Pomiar jest możliwy dzięki temu, że każda pozycja obrotowa wału ma unikalny kod cyfrowy, który jest rejestrowany przez enkoder i przekazywany do systemu sterowania.
Podczas obracania się wału, enkoder rejestruje przesunięcie i przekazuje tę informację do systemu sterowania jako cyfrowy sygnał wyjściowy. W zależności od typu enkodera, informacje te mogą być mierzone jako absolutna pozycja wału (w enkoderach absolutnych) lub jako zmiana pozycji względem punktu referencyjnego (w enkoderach inkrementalnych).
Enkodery obrotowe są niezbędnym narzędziem w dziedzinach nauki i technologii wymagających precyzyjnych pomiarów kąta i pozycji obrotu. Dzięki swoim unikalnym cechom i zdolności do pracy w trudnych warunkach, enkodery te są niezastąpione w wielu zastosowaniach przemysłowych. Oczywiście, enkodery liniowe mają swoje miejsce w sytuacjach, gdy konieczne są precyzyjne pomiary liniowe. Jedno jest pewne: bez tych urządzeń wiele aspektów naszej codziennej technologii byłoby znacznie mniej precyzyjnych i efektywnych.
