Механические и оптические энкодеры

Энкодер, или преобразователь угловых перемещений, – это электромеханическое устройство, которое преобразует угловое движение вращающегося объекта (вала) в электрические сигналы, позволяющие определить его положение.

Энкодеры практически полностью заменили распространенные ранее сельсины и широко применяются во многих областях. Они входят в состав разнообразных машин, требующих точной регистрации параметров движения, таких как:

• печатные станки,
• металлообрабатывающие станки,
• лифтовая техника,
• оборудование для фасовки, упаковки и розлива,
• оптические системы (фотообъективы, телескопы),
• устройства ввода информации (мыши, трекболы),
• испытательные стенды,
• роботы и др.

Преобразователи угловых перемещений подразделяются на два типа – абсолютные энкодеры и инкрементные (относительные).

Тип	Особенности	Преимущества	Применение
Абсолютный энкодер	Показывает текущее положение вращающегося объекта Формирует сигнал как во время вращения объекта, так и в режиме покоя	Высокая точность (до десятых долей градуса) Абсолютное значение углового положения объекта сохраняется даже в случае исчезновения и восстановления питания	В высокоточных системах (позиционирование в робототехнике, медицинской технике и т.п.)
Инкрементный энкодер	При включении устройства за начальное значение угла принимается нулевое Основной параметр – количество импульсов за один оборот. Мгновенную величину угла поворота объекта определяют путем подсчета импульсов от старта Если объект неподвижен, передача сигналов прекращается	Простота Надежность Низкая стоимость	Для задач, не требующих учета абсолютного положения объекта (контроль скорости вращения, ускорения, угла поворота)

По принципу действия различают магнитные, магниторезисторные, механические и оптические энкодеры.

Оптические энкодеры

В данном устройстве луч света, направленный светоизлучающим диодом, прерывается вращающимся диском, расположенным между приемником и передатчиком света и жестко закрепленным на валу контролируемого объекта. Вращающийся диск имеет в конструкции специальные прорези/щели (или непрозрачные штрихи), либо вместо диска может быть лента с областями с разной отражающей способностью.

Механические энкодеры

Механические энкодеры содержат диск из диэлектрика с нанесёнными выпуклыми, проводящими участками. Считывание абсолютного угла поворота диска производится линейкой контактов.

Ключевое преимущество оптических энкодеров – бесконтактная технология переключения, благодаря которой долговечность устройств увеличивается на порядок.

Электрическими выходными сигналами для инкрементного энкодера являются квадратурные сигналы: последовательные импульсы, сдвинутые по фазе на 90 градусов. Любое разрешение углового положения может быть выражено не в абсолютной форме, а только относительно некоторой опорной точки.

Для абсолютного энкодера вместо последовательного потока битов выводится уникальный цифровой код для каждого дискретного положения вала. Чаще всего используется код Грея, двоичное и двоично-десятичное кодирование.

ПРОЧИП представляет энкодеры фирмы Grayhill – крупнейшего американского производителя надежных компонентов для ответственных применений. В продуктовой линейке – как абсолютные, так и инкрементные энкодеры.