wersja mobilna
Online: 485 Sobota, 2016.12.10

Technika

EcoTurn - magnetyczne enkodery obrotowe

poniedziałek, 23 lipca 2012 13:19

Wiele dziedzin przemysłu nie potrafi wyobrazić sobie dziś efektywnego funkcjonowania bez skutecznego określania pozycji, kąta obrotowego oraz prędkości obrotowej. Urządzeniami, które dostarczają takich danych, są enkodery obrotowe, a wśród nich enkodery wykorzystujące magnetyczną technologię pomiaru w oparciu o efekt Halla.

Enkoder z flanszą w obudowie a - 22 mm, b - 28 mm

Podstawą działania magnetycznych czujników kąta wykorzystujących efekt Halla jest przetwornik magnetyczny zintegrowany z układem elektronicznym. Współdziałając z obracającym się magnesem, czujnik dokonuje pomiaru położenia kątowego.

Pod względem dokładności i rozdzielczości czujniki magnetyczne ustępują np. enkoderom optycznym, ale mają prostszą budowę. W związku z tym obecnie bezkontaktowe czujniki magnetyczne coraz częściej zastępują enkodery optyczne oraz precyzyjne potencjometry.

Enkodery magnetyczne serii EcoTurn Megatron

Interesującą serię produktów opracowała firma Megatron, której WObit jest wyłącznym przedstawicielem w Polsce. EcoTurn jest ekonomiczną linią enkoderów bezkontaktowych, programowalnych czujników kąta.

Enkoder Kit w obudowie a - 22 mm, b - 28 mm

Nowoczesne zintegrowane konstrukcje oparte na efekcie Halla w połączeniu ze specjalnymi magnesami oraz procesorem RISC zapewniają odpowiednio zaprogramowane sygnały wyjściowe czujnika.

Stosowaną w czujnikach bezkontaktową technologię określania obrotów pola magnetycznego proponuje się jako dobrą jakościowo alternatywę dla potencjometrów wykorzystujących przewodnik z tworzywa sztucznego: jest bardziej wytrzymała na oddziaływanie wibracji i innych niekorzystnych czynników.

Enkodery Eco Turn umieszczone są w obudowie z tworzywa sztucznego o średnicy 22 i 28 cm (rys. 1). Dowolna wersja może być wykonana w trzech rodzajach obudowy: z wyprowadzoną osią, z zamocowaną flanszą (rys. 2) lub w wersji KIT (rys. 3) z mocowaniem magnesu na obrotowych elementach silnika.

Seria Eco Turn jest podzielona na trzy grupy: ENA - enkodery absolutne z wyjściem analogowym (jako alternatywa dla precyzyjnych potencjometrów), ENI - z wyjściem inkrementalnym (alternatywa dla enkoderów optycznych) i ENS - enkodery absolutne z interfejsem SPI oraz SSI.

Seria ENA

Enkoder z wałem w obudowie 22 i 28 mm

Na wyjściu enkodera sygnał 0...10 V lub 4...20 mA podaje proporcjonalne położenie wału w pełnej zakresie kąta 360° lub podzakresie. Elektronika czujników bezkontaktowych gwarantuje stabilny poziom sygnału i niewielki błąd liniowości (0,5%).

Dodatkowe funkcje programowalne dla enkoderów analogowych EcoTurn to:

  • efektywny kąt elektryczny (EA1), dający m.in. elektryczne zero bez punktureferencyjnego, programowalny zakres zmian w zakresie od 20° do 360° i inne,
  • programowanie punktu zerowego (EA2), dające dopasowany mechaniczny punkt zerowy (zaznaczony na obudowie enkodera),
  • ustawianie pozycji centralnej (EA3),
  • wielopunktowe programowanie (EA4),
  • funkcja przełączenia (EA5) przypisana do dowolnego położenia kątowego,
  • kierunek obrotu (EA6)
Seria ENS z interfejsem SSI

Tabela 1. Charakterystyka enkoderów EcoTurn

Urządzenia te zawierają interfejs SSI (rys. 4), za pomocą którego absolutne położenie kątowe wału jest przekazywane synchronicznie do elektronicznego urządzenia przyjmującego, mającego wejście SSI (np PLC). Do podstawowych zalet interfejsu SSI można zaliczyć: przekazywanie sygnału na duże odległości oraz małą liczbę linii danych.

Faktyczna pozycja kątowa jest przedstawiana jako 2-bajtowe słowo w kodzie Graya, z rozdzielczością 12 bitów na 360°. Elektronika przyjmująca zabezpiecza kolejność przesyłu sygnałów i tym samym określa prędkość przesyłu danych. Z pierwszym sygnałem kolejności impulsów określa się pozycję kątową i jest ona zapamiętywana.

Kolejny wzrastający piłokształtny sygnał kontroluje bitowy transfer danych. Po krótkiej pauzie może być przekazywana nowa pozycja kątowa. Szeregowy interfejs peryferyjny (SPI) składa się z trzech linii MOSI-MISO (Master Out - wyjście z nadrzędnego urządzenia, Slave In - wejście urządzenia podrzędnego, Master In - wejście do urządzenia nadrzędnego, Slave Out - wyjście urządzenia podrzędnego), SCLK (Serial Clock - wyjście urządzenia nadrzędnego) i SS (Slave Select - wybór urządzenia podrzędnego).

Informacja o pozycji kątowej jest rozliczana w przeciągu 350 ms i dostępna dla urządzenia master na żądanie. Dla magistrali SPI nie ma zapisanego protokołu, niemniej jednak wiele mikrokontrolerów układów scalonych ma wejście SPI. Po zaprogramowaniu układu scalonego mikrokontrolera można sterować jednocześnie kilkoma czujnikami z wejściem SPI za pomocą jednego mikrokontrolera.

Seria ENI - enkodery inkrementalne

Schemat połączenia SPI dla EcoTurn

Enkodery z tej serii mają kanały A i B generujące sygnały kwadraturowe przesunięte w fazie o 90° oraz sygnał Z będący kanałem zerowym. Jeden obrót generuje n sygnałów impulsowych A i B. Sygnał kontrolny jest wytwarzany raz na obrót.

Szerokość impulsu Z wynosi ¼ sygnału kwadraturowego i pokrywa się ze szczytem A i B. Urządzenia z serii EN mogą zastępować optyczne enkodery inkrementalne.

W odróżnieniu od optycznych enkoderów inkrementalnych, urządzenia z serii ENI są w stanie zabezpieczyć pozycję absolutną osi enkodera po odłączeniu zasilania za pomocą wskaźników poziomu sygnałów kwadraturowych.

Podsumowanie

Schemat połączenia SSI dla EcoTurn

Enkodery magnetyczne Eco Turn odróżniają się od analogicznych produktów szerokim zakresem mechanicznych i elektronicznych właściwości oraz niską ceną w porównaniu z precyzyjnymi potencjometrami.

Mogą zastąpić nie tylko potencjometry, ale także enkodery optyczne i inkrementalne. Dzięki dużej różnorodności mechanicznych i elektronicznych właściwości można je stosować praktycznie w każdym systemie, w którym istnieje potrzeba określenia kąta lub prędkości obrotowej.

WObit
www.wobit.com.pl

 

Firmy w artykule