Исследование поворотных импульсных угловых шифраторов (Лабораторная работа № 10)

Лабораторная работа №10

Исследование поворотных импульсных угловых шифраторов

Цель работы: ознакомиться с принципом работы поворотных импульснымых угловые шифраторов (импульсными датчиками угла поворота).

Краткое описание работы устройства

Поворотные головые шифратораторы или энкодвры (от английского encoder – «кодирующее устройство»), фактически являются датчиками положения вращающихся валов, широко используются в различных средствах автоматизации, промышленной робототехнике, конвейерных системах, средствах управления исполнительными устройствами и т.п. Типичные области применения энкодеров: электропривод, аудио- и видеоаппаратура, контрольно-измерительное оборудование.

Энкодерамн  называют устройства, при помощи которых можно определять положение вращающихся валов. Различают инкрементальные (инкрементные, приращения, импульсные, шаговые) и абсолютные энкодеры. Инкрементальные   энкодеры   имеют импульсные выход, при повороте на определённый угол на выходе генерируется импульс напряжения. На выходе у абсолютных энкодеров генерируется цифровой код уникальный для каждого положения вала. В отличие от инкрементного энкодера. счетчик импульсов не нужен, т. к. угол поворота всегда известен. Помимо контроля положения вращающихся валов, при помоши энкодеров можно ещё измерять длину, расстояние (инкрементальный энкодер с мерным колесом), или задавать перемещение инструмента на станке с ЧПУ в ручном режиме (инкрементальный энкодер штурвал).

По принципу используемого сенсора энкодеры подразделяются на: потенциометрические. ёмкостные, индуктивные, использующие эффект Холла, использующие магниторезистивный эффект, основе явления магнитострикпии. оптические и контактные.

Инкрементальные энкодеры преобразуют вращение исполнительного механизма в унитарный код. т. е. последовательность импульсов, число которых пропорционально углу вращения. Для подсчета угла поворота необходимо считать число импульсов на выходе. Ошибка измерения составляет ±1 импульс шифратора. Обычно конструктивно энкодеры содержат два выхода: А и В (рис. 1). Одновременно анализируя состояние изменения логических уровней на выходе можно определять направление вращения (табл. 1).

Рисунок 1 – структура двухканального и его выходные сигналы

Таблица 1 – Определение направления перемещения по логическим состояниям каналов

Как правило, цифровые счётные устройства имеют в своём составе высокоскоростной генератор тактовых сигналов, и постоянно производится одновременный опрос состояний сигналов каналов А и В (рис. 2). Счетные импульсы вырабатываются декодирующей логикой, по фронту и срезу импульсов каждого канала (рис. 2)

Рисунок 2 – структура двухканального энкодера

Номенклатура шифраторов включает в себя контактные и оптические энкодеры с различной разрешающей способностью. Ряд моделей снабжен фиксатором положения вата и дополнительным переключателем.

Основными характеристиками считаются:

Разрешающая способность является основным параметром шифратора. Она характеризуется количеством одиночных импульсов счёта, генерируемых шифратором, на оборот. Для шифраторов приращений разрешающая способность выражается либо в угловых единицах (градусы, минуты, секунды, десятичные градусы, градиенты или радианы), либо числом интервалов измерения за один оборот вала (например. 10000 отсчётов/оборот).

Точность – это мера того, насколько соответствует показание шифратора истинном}' значению. Величина точности почти всегда выражается в угловых единицах, несмотря на то что некоторые составляющие погрешности могут иногда представляться в электрических градусах, которые затем должны быть переведены в угловую меру, прежде чем суммироваться с другими ошибками. Точность и погрешность отражают различия между измеренным и истинным местоположением, но с несколько разным подтекстом: точность показывает, насколько близко найденное местоположение к истинному, в то время как погрешность демонстрирует. насколько велико отклонение измеряемой величины от истинного значения.

Повторяемость (воспроизводимость) – характеристика, показывающая различие между значением показания в данный момент времени и значением, полученным при последнем измерении для движения в том же направлении. В зависимости от применения важно проводить различие между долговременной и кратковременной повторяемостью, точности, она выражается в угловых единицах. Повторяемость может быть более важной, чем точность.

Также к характеристикам относятся: сопротивление изоляции: диэлектрическая прочность: диапазон температуры: долговечность.

Рисунок 3 – График зависимости угла поворота от шага