Den här artikeln diskuterar olika typer av motorgivare inom automation, speciellt linjära och roterande pulsgivare och deras tillämpningar.
I. Vad är en motorkodare?
En motorkodare är en enhet som registrerar positionsdata för automationskontrollsystem eller alla maskiner som innehåller motorer som kräver positionsinformation. Från robotarmar till 3D-skrivare, de finns överallt. Kodare spelar en avgörande roll för att göra det möjligt för autonoma maskiner att fungera korrekt. De möjliggör exakt mätning av rörliga komponenter i ett system.
Motorkodare erbjuder fördelar inom flera områden. Till exempel används linjära omkodare ofta i järnvägsapplikationer och gör det möjligt för CNC-maskiner och 3D-skrivare att skapa delar med precision, medan roterande omkodare gör robotarmar möjliga vid tillverkning. Signalerna de sänder aktiverar olika utgångar på styrenheter eller PLC:er vid det exakta ögonblicket som krävs.
II. Hur fungerar motorkodare?
Kodare fungerar genom att tillhandahålla elektrisk information för att styra enheter baserade på ett av två distinkta system: roterande eller linjär. Det finns flera mekanismer inom kodare för att omvandla fysiska förändringar till elektriska data: resistiva, mekaniska, magnetiska och optiska. Optiska kodare är de vanligaste i tillverkningen. De innehåller minst en ljussändare och en ljusmottagare för att omvandla fysisk rörelse till elektriska signaler för styrenhetsbehandling. Oavsett vilken konverteringsmetod som används, kategoriseras kodare alltid som antingen linjära eller roterande kodare.
I optiska kodare använder både roterande och linjära typer "fönster" skurna till en solid yta, vilket tillåter ljus att komma in i den mottagande enheten endast stegvis. Linjära kodare använder sensorer för att upptäcka olika mönster inom en remsa längs vägens längd, medan roterande kodare består av en skiva med spår som överför signaler tillbaka till styrsystemet.
I optiska system avger sändaren en konstant ljusstråle som successivt avbryts när systemet rör sig. Närhelst mottagaren upptäcker ljus från sändaren skickar den en elektrisk signal till styrenheten. Olika skiv- eller spårkonfigurationer finns för att blockera/ta emot ljus beroende på applikation. Dessa inkluderar absolutpositionsgivare och inkrementella givare.
III. Absoluta kodare och inkrementella kodare: Vad är skillnaden?
Absolutkodare använder flera ljussensorer för att skicka binära koder till styrenheten. De har distinkta slitsar som motsvarar par av ljussändare/mottagare. För enkelvarvs absolutkodare genererar dessa kortplatser en binär kod som indikerar vinkelpositionen inom ett varv från motorn.
I applikationer som kräver högre precision och större räckvidd använder fler-omkodare växelreducerare och två kodarskivor för att uppnå ett större antal kända positioner. Absolutkodare är bättre lämpade för scenarier som kräver positionsdata efter strömavbrott, oftast i säkerhetskretsar. Inkrementella kodare har likformigt fördelade spår för att skicka pulser till styrenheten. Dessa kodare förlitar sig på pulser som räknas från en nollposition, vilket gör det avgörande att ha en känd position för att starta om räkningen om systemet av någon anledning tappar ström.
När endast motorvarvtal krävs kan en analog signal skickas till regulatorn, vilket gör att den kan bearbeta dessa data för användbara applikationer. Om processen kräver positionsdata kan kodaren skicka elektriska pulser till styrenheten för att dechiffrera motorns position inom dess gränsområde.
IV. Var används linjära kodare?
Linjära kodare sänder elektriska pulssignaler till styrenheter via sensorer eller "skåror" på en skala. Dessa pulssignaler kan avkodas av en PLC och omvandlas till instruktioner för enheten att följa.
Linjära omkodare är bättre lämpade för applikationer med glidande lägesställare, såsom 3D-skrivare eller CNC-maskiner. De utmärker sig i processer som kräver exakt,-höghastighetsdataöverföring till kontroller. Vissa linjära pulsgivare, om inte absoluta givare, kräver en referensposition för att hitta noll efter strömbortfall eller PLC/styrenhet omstart.
Absoluta kodare använder binär representation för position, medan inkrementella kodare endast skickar pulser som räknas av styrenheten efter uppstart. Gränslägesbrytare eller sensorer kan ge en referenspunkt när positionsdata måste återställas.
Absoluta-kod-baserade linjära kodare kan bestämma sin position utan rörelse eller referenspunkter. De använder binära koder från flera skalor för att fastställa position. Detta ger större flexibilitet för ansökningsprocesser och öppnar fler möjligheter inom områden som kräver omstartssäkerhet.
V. Tillämpningar av roterande kodare
Roterande pulsgivare består av en cirkulär skala fäst på motoraxeln. När motorn roterar skickar ljussensorer avläsningsmönster på skalan pulsräkningar eller binära koder till PLC:n. Roterande omkodare är mycket användbara i applikationer som kräver motorhastighetsmätning eller där avståndet är svårt att mäta utan motorrotation, såsom servomotorer i robotarmar. Tillämpningar som kräver motorhastighetskontroll använder inkrementella pulsgivare som genererar pulsräkningar för att mäta motorhastigheten.
Encoderskalan har ett specifikt antal luckor, och PLC:n räknar dessa luckor när motorn roterar. Detta antal kan sedan omvandlas till RPM. Ett exempel där detta är användbart är på en transportbandsmotor. Vissa parametrar kan kräva olika remhastigheter, och PLC:n kan justeras därefter baserat på motorns varvtal. De är också användbara i applikationer där precision är avgörande, eftersom de producerar mer exakta data än absoluta roterande omkodare. Trots sin större noggrannhet kan de inte läsa position utan rörelse och kan behöva en referensposition efter att ha förlorat kommunikationen med PLC:n.
Absolutgivare kan också användas som roterande motorgivare. Dessa är mer lämpade för situationer som kräver vinkeldata. De behåller också förmågan att återkalla position efter kommunikation eller strömavbrott mellan kodaren och styrenheten, till skillnad från inkrementella roterande kodare som kräver rörelse för att överföra data.