Энкодер линейного перемещения

Инкрементальные энкодеры (датчики угла поворота, преобразователи угловых перемещений) предназначены для преобразования угла поворота или угловой скорости в импульсы. При одном обороте вала энкодер выдает фиксированное количество импульсов. Это количество импульсов — разрешение (количество импульсов на оборот), величина характеризующая точность энкодера.

Для удобства работы импульсы могут быть преобразованы в физическую величину: расстояние (количество оборотов, угол поворота) или в скорость (частоту вращения). Для этого применяют вторичные устройства, обрабатывающие сигнал: счетчики импульсов, тахометры и ПЛК.

Серия энкодеров PRI — это оптические энкодеры, наиболее универсальные в линейке инкрементальных энкодеров OPKON. Имеют разрешающую способность до 5000 импульсов на оборот, производятся в корпусах диаметром 40 мм или 50 мм.

Совместно с оптическими энкодерами серии PRI широко используются аксессуары OPKON, а также энкодеры других серий:

Инкрементальный энкодер — это устройство, преобразующее угловое перемещение вала в нормированный дискретный сигнал. Конструктивно энкодер состоит из измерительного преобразователя, защищенного корпусом и вала, передающего вращательное движение. Для защиты от внешних воздействий измерительной части предусмотрены уплотнения корпуса и вала, обеспечивающие защиту от внешних воздействий IP54. Со стороны вала расположен фланец с резьбовыми отверстиями (М3) для крепления энкодера.

Внешний вид инкрементального энкодера OPKON PRI

Внутри корпуса располагается фотоприемник (датчик) и взаимодействующий с ним специальный кодирующий диск. В качестве кодирующего диска используется лимб с нанесенными оптическими метками. Во время работы кодирующий диск приводится в движение валом и прерывает световой сигнал.

Таким образом, принцип действия энкодеров OPKON PRI основан на фотоэлектрическом эффекте: при попадании светового потока на фотоприемник, формируется сигнал, соответствующий логической единице, а при его отсутствии — логическому нулю.

Прерывание светового потока осуществляется вращающимся кодирующим диском. Количество прерываний строго постоянно и соответствует количеству меток на кодирующем диске. В характеристиках энкодеров эта величина обозначается как разрешение — количество импульсов, поступающих за один оборот (имп/об, PPR, pulse per revolution). С помощью него можно определить дискретность энкодера — перемещение, соответствующее одному импульсу энкодера.

Например, если использовать энкодеры с разрешением 100, 360 и 5000 имп/об, то один импульс будет соответствовать перемещению на 3.6°, 1°, 0.072° соответственно.

Зная разрешение энкодера и считая количество импульсов (контроллером или счетчиком) можно определить:

Представленные примеры справедливы для механизмов одностороннего действия. Измерение вращения в двух направлениях невозможно, так как один импульсный сигнал не может дать информацию о том, в какой момент произошла смена направления. Для решения этой проблемы в энкодерах используется два фотоприемника со специальным фильтром (маской), формирующих два сигнала (сигнал А и сигнал В). Данная конструкция позволяет энкодеру выдавать два импульсных сигнала, сдвинутых друг относительно друга на ¼ периода (90°).

Смещение сигналов обеспечивает возможность определения направления в пределах одного импульса. При вращении в прямом направлении сигнал А всегда будет опережать сигнал В, а при вращении в обратном — наоборот, первым будет сигнал В.

Последовательность импульсов при прямом и обратном вращении

Помимо сигналов А и В в энкодерах дополнительно используется сигнал Z. Он выдает единичный импульс, при прохождении кодирующим диском полного оборота (360°). Сигнал Z позволяет подсчитывать количество оборотов. Таким образом, каждый энкодер оборудован тремя каналами (ABZ) для передачи сигнала.

Разрешение энкодера

Разрешение — это основной параметр энкодера, характеризующий его точность. На первый взгляд может показаться, что лучшим выбором является энкодер с максимальным разрешением. Но они имеют более высокую стоимость и к тому же могут быть не совместимы (по частоте сигнала) с вторичным прибором. Частота сигнала (вторичного прибора) накладывает ограничение на максимальное разрешение и максимальную скорость вращения энкодера.

Например: для ПЛК с максимальной частотой на входе 10 кГц, нужно выбрать энкодер, обеспечивающий дискретность в 1° при максимальной скорости вращения 3000 об/мин.

200 имп/об — это номинальное разрешение энкодера, но при использовании специальных алгоритмов счета его можно увеличить в 2 и в 4 раза. Для этого при счете учитываются сигнал не только канала А, но и канала В. При счете по двум каналам, для каждого импульса можно выделить четыре промежуточных состояния:

Существует три основных режима счета.

Типы выходных сигналов

Для передачи сигнала энкодеры могут быть оборудованы тремя типами выходов:

Универсальные выходы LineDriver

Каждый из выходных сигналов (A, , B, , Z, ) энкодеров OPKON PRI (модификации HTL) является универсальным (реализован по схеме Push-Pull) работает с NPN, и PNP-входами. Это дает возможность использовать энкодеры с выходом LineDriver для передачи сигнала по стандартной дифференциальной схеме и по однопроводной схеме (без инвертированных сигналов).

Подключение энкодера PRI 50AR6 HLD 1000 Z V3 2M5R SL-TS к контроллеру с NPN-входами

Подключение энкодера PRI 50AR6 HLD 1024 Z V3 2M5R SL-TS к оборудованию с PNP-входами

Помехозащищенность дифференциального выходного сигнала

При использовании энкодеров со стандартным выходом (ABZ) возможно возникновение ложных срабатываний. Это может происходить из-за большой длины сигнального кабеля, стороннего оборудования (излучение ЭМ-помех) или при несоблюдение правил монтажа. Для работы в таких условиях рекомендуется использовать энкодеры с дифференциальным выходом (A, ,B, , Z, ).

Помехозащищенность дифференциального сигнала выше, т.к. вторичное устройство (счетчик) отслеживает разницу между двумя сигналами (A и ), а не между одиночным сигналом и уровнем питающего напряжения (А и Vобщ.). Таким образом, помехи одинаково влияющие на два проводника (A и ) при дальнейшей обработке сигнала (дифференциальным усилителем вторичного устройства) фильтруются и не вносят ошибок в измерения.

Отличия работы энкодеров со стандартным и дифференциальным выходными сигналами

Электропривод с векторным управлением

Использование энкодера OPKON PRI в качестве обратной связи электропривода

Для повышения качества регулирования электропривода применяются датчики обратной связи. К преобразователю частоты ELHART EMD-VL может быть подключен энкодер OPKON PRI 40AR6 HLD 1024 Z V3 2M5R SL-RF. Использование векторного режима с обратной связью позволяет повысить точность поддержания скорости. Для подключения энкодеров используются карты расширения для ПЧ EMD-V-PGC, EMD-V-PGC1 и EMD-V-PGC2.

Контроль скорости на автоматическом аппликаторе этикеток

Пример контроля скорости с помощью инкрементального энкодера PRI в автоматическом аппликаторе этикеток

Энкодеры OPKON PRI 40AR6 HLD 1024 Z V3 2M5R SL-TS применяются в этикетировочных машинах для измерения скорости подачи продукта или конвейера. Измерение скорости подачи коробок дает возможность синхронизировать скорости подачи этикеток и самого конвейера. При приближении коробки к ультразвуковому датчику microsonic nero подается команда запуска аппликатора. Запускается привод ELHART EMD-MINI, отвечающий за размотку и нанесение на коробку этикетки. При срабатывании датчика наличия этикетки microsonic esf-1 частотный преобразователь EMD-MINI останавливается. Применение энкодера позволяет автоматически изменять скорость разматывающего устройства (ПЧ EMD-MINI).

Контроль положения инструмента на станке с ЧПУ

Контроль положения инструмента на станке с ЧПУ

Энкодер OPKON PRI 50AR6 HLD 5000 Z V3 2M5R SL-TS применяется для измерения положения инструмента на фрезерном станке с ЧПУ. Датчик присоединяется к ведомому валу и передает инкрементальный сигнал на стойку управления, таким образом контроллер отслеживает скорость и положение инструмента при фрезеровании. Также энкодер может устанавливаться на вал шпинделя для контроля оборотов фрезы. Благодаря высокому разрешению энкодера PRI50 (до 5000 имп/об) достигается высокая точность обработки детали. Для управления высокоскоростным шпинделем используется ПЧ EMD-MINI, обеспечивающий выходную частоту до 999 Гц.

Защита от раскачивания груза подвесной кран-балки

Использование энкодера для защиты от раскачивания груза подвесной кран-балки

При движении ходовой каретки по путям возможно раскачивание груза. Для защиты от раскачивания применяется энкодер OPKON PRI 40AR6 HLD 1024 Z V3 2M5R SLRF совместно с преобразователем частоты EMD-VH. Применение ПЧ, работающего в векторном режиме с обратной связью позволяет плавно регулировать скорость движения без резких ускорений и рывков, тем самым снизить время простоя.

Подключение энкодеров c выходным сигналом Push-Pull

Последовательность импульсов при прямом вращении (по часовой стрелке)

Подключение энкодеров PRI c выходным сигналом LineDriver

Схема подключения инкрементального энкодера к вторичному прибору с дифференциальным выходом

* – модификация энкодера определяется производителем.

Пример: PRI 40AR6 HLD 500 Z V3 2M5R SL-RF.

Выходной сигнал и интерфейс

Датчики – преобразователи линейных перемещений

Каталог надежных и точных магнитострикционных датчиков – преобразователей линейных перемещений MSI отечественного производства, а так же европейских Balluff Micropulse BTL5, BTL6, BTL7; MTS Sensors Temposonics серий E, G и R; Novotechnik; Pepperl+Fuchs; Turck для установки в гидроцилиндры и на различные станки. Доступны ПЛП с аналоговыми выходными сигналами 4-20 мА или 0-10 В и цифровыми интерфейсами SSI, CANopen, Profibus на различные диапазоны измерения. Датчики линейного положения позволяют непрерывно измерять перемещение движущихся частей деталей механизмов станков с ЧПУ, для гидроцилиндров, пневмоцилиндров, лабораторного оборудования и т.п. Подбор замен магнитострикционных преобразователей линейных перемещений известных производителей и аналогов на датчики российского производства.

Датчики линейных перемещений, как следует из названия, предназначены для преобразования перемещения объекта вдоль одной оси в нормированный аналоговый сигнал 4-20 мА, 0-10 В или цифровой интерфейс SSI, PROFIBUS и т.д. Наиболее широкое распространение получили потенциометрические датчики линейных перемещений, однако, их вытесняют преобразователи с бесконтактным принципом измерения, такие как: магнитострикционные и магнитоиндуктивные. Мы предлагаем использовать в новых задачах именно бесконтактные датчики, поскольку отсутствие механической связи с измерительным элементом в конструкции современных преобразователей напрямую влияет на их надежность и долговечность. К примеру, часто встречаются установленные на производстве магнитострикционные датчики линейных перемещений компании MTS Sensors Temposonics,  BTL5, BTL6, BTL7 Micropulse, Novotechnik, прослужившие в тяжелых условиях 7-8 лет. Перед началом выбора, необходимо определится с наиболее удобной конструкцией преобразователя линейных перемещений для интеграции в уже существующее или новое приложение. Наиболее распространенные типы конструкции датчиков линейных перемещений: с выдвижным штоком, когда из неподвижного датчика выступает шток, пропорционально изменяя сигнал на выходе преобразователя; профильный датчик с позиционным курсором, магнитом. В этой схеме сам преобразователь неподвижен, а курсор, связанный с объектом измерения, ходит по поверхности преобразователя, изменяя сигнал на выходе. Стержневой, с кольцевым магнитом – данный тип датчика линейного перемещения предназначен и используется для установки в гидроцилиндры, для работы в условиях высокого давления с целью контролирования хода поршня. Так же применяется в качестве высокоточного датчика уровня жидких веществ, при использовании позиционного магнита-поплавка. В качестве магнитострикционных преобразователей линейных перемещений заслуживают внимания измерители пути отечественного производства – MSI, в их линейке доступны датчики для гидроцилиндров, различных станков и механизмов. Возможен подбор замен или аналогов датчиков вышедших из строя и снятых с производства. Из производителей магнитострикционных преобразователей и магнитоиндуктивных датчиков линейных перемещений мы рекомендуем российские MSI, MTS Sensors Temposonics, Balluff BTL5, BTL6, BTL7 серии Micropulse, , Pepperl+Fuchs и Turck которые Вы можете подобрать и купить в нашем каталоге.

Теги:  /  /  /  / датчик линейного перемещения 4 20 ма

Тросовые энкодеры OPKON серии DWE представляют собой оптический энкодер, присоединенный к тросовому механизму. При вытягивании троса энкодер выдает импульсы, количество которых соответствует пройденному пути троса. Благодаря такой конструкции трос может находится в агрессивных условиях (жидкие среды, избыточное давление, электромагнитные помехи, повышенная загрязненность), а сам энкодер — в безопасной зоне.

Энкодеры DWE предназначены для использования в составе строительной, грузовой и сельскохозяйственной техники.

Особенностью энкодеров DWE является система подачи троса, которая обеспечивает высокую точность и повторяемость. Данная конструкция позволяет измерять линейные перемещения без привязки к телам вращения.

Принцип действия энкодеров OPKON DWE основан на фотоэлектрическом эффекте: при попадании светового потока на фотоприемник, формируется сигнал, соответствующий логической единице, а при его отсутствии — логическому нулю.

Прерывание светового потока осуществляется вращающимся кодирующим диском, установленным перед фотоприемником. Диск крепится к валу энкодера и обеспечивает формирование последовательности импульсов, которая эквивалентна перемещению вала. Вращение вала осуществляется благодаря расположенному в корпусе датчика тросу. Трос наматывается на катушку, соединенную с валом энкодера.

При перемещении энкодера формируется выходной сигнал. Сигнал представляет собой последовательность импульсов, количество которых пропорционально пройденному расстоянию, а частота — скорости движения:

Для защиты выходного сигнала от дребезга и определения направления движения используются два фотоприемника, установленные со смещением относительно друг друга. Таким образом, энкодер выдает два сигнала, которые сдвинуты относительно друг друга на 90°.

Помимо измерения скорости и пройденного расстояния линейный энкодер позволяет определить направление движения. Для этого у энкодера предусмотрено два выходных сигнала, смещенных друг относительно друга. При вращении в прямом направление сигнал А всегда будет опережать сигнал В, а при вращении в обратном — наоборот, первым будет сигнал В.

Последовательность импульсов при прямом и обратном вращении

Внешний вид и составляющие датчика OPKON DWE

Разрешение — это основной параметр энкодера, характеризующий его точность. На первый взгляд может показаться, что лучшим выбором является энкодер с максимальным разрешением. Но они имеют более высокую стоимость и к тому же могут быть не совместимы (по частоте сигнала) с вторичным прибором. Частота сигнала (вторичного прибора) накладывает ограничение на максимальное разрешение энкодера и максимальную скорость перемещения объекта.

Например: для ПЛК с максимальной частотой на входе 10 кГц, нужно выбрать энкодер, обеспечивающий дискретность в 100 мкм при максимальной скорости 1,5 м/с.

0,2 мм/имп — это номинальное разрешение энкодера, но при использовании специальных алгоритмов счета его можно увеличить в 2 и в 4 раза. Для этого при счете учитываются сигнал не только канала А, но и канала В. При счете по двум каналам, для каждого импульса можно выделить четыре промежуточных состояния:

Каждый из выходных сигналов (A, , B, , Z, ) энкодеров OPKON DWE (модификации HTL) является универсальным (реализован по схеме Push-Pull) работает с NPN, и PNP-входами. Это дает возможность использовать энкодеры с выходом LineDriver для передачи сигнала по стандартной дифференциальной схеме и по однопроводной схеме (без инвертированных сигналов).

Подключение энкодера DWE 3600 HLD P2000 Z V3 2M5R SL-TSк контроллеру с NPN-входами

Подключение энкодера DWE 500 HLD P2000 Z V3 2M5R SL-TS к оборудованию с PNP-входами

Контроль положение кушетки аппарата магнитно-резонансной томографии

Использование энкодера OPKON DWE для контроля положения кушетки аппарата МРТ

Благодаря тросовой конструкции энкодер OPKON DWE 1500 HLD P2000 Z V3 2M5R SL-TS может применяться в медицинском оборудовании с высоким уровнем ЭМ-помех. В рабочей зоне аппарата МРТ находится только трос (изготовлен из немагнитного материала), а сам энкодер размещается в безопасной зоне. Благодаря вынесению корпуса энкодера в безопасную зону обеспечивается стабильная работа и точное измерение.

Автоматический ножничный подъемник

Пример работы энкодера серии DWE в автоматическом ножничном подъемнике

Для контроля высоты на ножничных подъемниках может использовать тросовый энкодер OPKON DWE 3600 HLD P2000 Z V3 2M5R SL-TS. Внедрение датчика положения (обратной связи) позволяет отслеживать высоту подъема. Подъемники, оборудованные системой управления с обратной связью могут в автоматическом режиме осуществлять подъем на заранее заданную высоту.

Автоматизация подъема вилочного погрузчика

Автоматизация подъема вилочного погрузчика

Для облегчения позиционирования захвата на погрузчике может применяться тросовый энкодер OPKON DWE 3600 HLD P2000 Z V3 2M5R SL-TS. Благодаря компактной конструкции датчик может быть установлен внутри подъемного механизма. Сигнал энкодера передается на контроллер управления, который хранит предустановленные значение высоты для каждого яруса стеллажей. Энкодер позволяет измерять высоту до 3,6 метров.

Производство мебельного щита

Использование DWE при производстве мебельного щита

При производстве мебельного щита возможно применение энкодеров OPKON DWE 500 HLD P2000 Z V3 2M5R SL-TS. Для нарезки заготовок заданного размера станок оборудован подвижным упором. Перемещение упора осуществляется помощью привода и отслеживается тросовым энкодером OPKON DWE. Применение энкодера обеспечивает быстрый и точный переход на новый размер заготовок. Для управления торцовочным станком может использоваться операторская панель ELHART ELP-10.

Пример: DWE 3600 HLD P2000 Z V3 2M5R SL-TS.

Диапазон измерения, макс.

Скорость перемещения, макс.

Линейные энкодеры

Каталог линейных энкодеров Balluff BML, Pepperl+Fuchs WCS с цифровыми интерфейсами SSI, Profinet, RS-485 на различные диапазоны измерения. Абсолютные и инкрементальные линейные энкодеры позволяют измерять перемещение подъемников, кранов, движущихся частей деталей механизмов станков с ЧПУ, компонентов систем автоматического хранения  и т.п. с точностью до мм на расстояниях до нескольких сотен метров.

предназначены для преобразования перемещения объекта вдоль одной оси в сигнал определенного типа. Вне зависимости от принципа работы – оптического или магнитного, линейная кодирующая система состоит из головки считывания и кодирующей ленты. Инкрементальные магнитные линейные энкодеры, к примеру Balluff BML, широко используются в станках с ЧПУ, на производстве, где требуется измерять перемещения в диапазоне нескольких метров. Различные варианты разрешений, выходных интерфейсов и длин магнитных лент, позволяют подобрать систему измерения для конкретной задачи. Если требуется измерять перемещения в диапазоне нескольких сот метров с высокой скоростью движения (до 12,5 м/с), то данным условиям удовлетворяет оптическая система кодирования Pepperl+Fuchs WCS. В этой бесконтактной системе оптическая считывающая головка перемещается по кодирующему рельсу. Головка считывает закодированную информацию с рельса и передают информацию о положении через современные интерфейсы RS-485, SSI, CANopen, PROFINET, EtherNet/IP. Подобные системы кодирования широко используются в промышленности для контроля перемещения автоматических кранов, на конвейерах, автоматизированных складах с системами хранения.

Тросиковые датчики линейных перемещений

Каталог тросовых датчиков линейных перемещений на диапазон измерения до 40 метров, обладающих высокой надежностью и точностью. Тросиковые преобразователи Pepperl+Fuchs, IFM Electronic, SICK и Turck позволяют непрерывно измерять перемещение движущихся частей различных механизмов во многих отраслях промышленности, строительстве и т.д. Простота конструкции, легкость монтажа и широкий выбор стандартных аналоговых сигналов и цифровых интерфейсов позволяют интегрировать данные измерительные приборы в конкретную задачу.

Тросиковые датчики перемещений предназначены для преобразования перемещения объекта вдоль одной оси в аналоговый сигнал или цифровой интерфейс. Приборы отличаются простотой конструкции, которая включает в себя: катушку, тросик из нержавеющей стали, пружинную и измерительную часть на базе энкодера или потенциометра. Подобная конструкция обеспечивает высокую надежность и точность измерения, однако, механическая часть прибора имеет ограниченный срок службы, поскольку со временем изнашивается. Измерение происходит в процессе вытягивания тросика, конец которого жестко связывается с объектом перемещения. Диапазон перемещения тросового датчика может составлять несколько десятков метров и определяется длиной самого тросика, который наматывается на катушку. Энкодер, совмещенный с катушкой, выдает импульсы, которые обрабатываются электроникой и преобразуются в линейный аналоговый выходной сигнал 4-20 мА и 0-10 В или цифровой интерфейс, например,  SSI. При использовании в конструкции прибора потенциометра, в качестве выходного сигнала может быть сопротивление, величина которого пропорциональна перемещению. В некоторых задачах, к примеру, на подъемном оборудовании, подвижной и дорожной технике и т.д. тросиковые датчики перемещения прекрасно подходят для применения, поскольку обладают компактными размерами, большими диапазонами измерения и легкостью монтажа. Тросовые датчики – преобразователи линейных перемещений в нашем каталоге представлены известными немецкими производителями Pepperl+Fuchs, IFM Electronic, SICK и Turck.