Encoderele incrementale sunt traductoare de poziie unghiular utilizate pe scar larg n domeniul automatizrilor industriale. Ele pot constitui elemente de msur pentru poziia i viteza axelor motoarelor i furnizeaz aceste informaii convertizoarelor de frecven pentru comanda motoarelor. Prezena encoderelor incrementale n bucla de comand permite o poziionare foarte precis a elementelor de execuie acionate de motoare i un control superior al dinamicii acestora. Encoderele genereaz la fiecare rotaie un numr de impulsuri prin citirea crora se poate determina la un moment dat poziia unghiular relativ ct i viteza i direcia de rotaie a axului. Acest lucru este posibil datorit existenei mai multor canale de semnale defazate corespunztor denumite, n literatur, de cele mai multe ori A, B, Z. Unele encodere furnizeaz i negatele acestor semnale: A/, B/, Z/, iar altele pot furniza semnale mult mai complexe. Cele mai populare encodere sunt cele optice. Elementele de baz sunt un disc rotativ montat pe ax, un emitor de lumin i un receptor optic. Discul are mai multe zone opace n alternan cu zone transparente. Prin rotaia discului n faa sursei de lumin zonele opace ntrerup fasciculul de lumin, iar detectorul va sesiza o succesiune de impulsuri luminoase ce va fi transformat ntr-o succesiune de impulsuri electrice. Un encoder cu un singur canal - A, numit encoder tahometru, genereaz un tren de impulsuri a crui frecven indic viteza de rotaie. Un encoder cu dou canale - A, B numit encoder n cuadratur, genereaz dou trenuri de impulsuri defazate cu 90 grade. Acest tip de encoder indic att poziia ct i direcia de rotaie. Poate exista i un al treilea canal numit referin sau zero - Z, care la fiecare rotaie genereaz un impuls. Parametri electrici ce caracterizeaz un encoder incremental SELETSEN sunt: - rezoluia / numrul de impulsuri pe rotaie: 1 - 10000 - tensiunea de alimentare: 5Vcc, 10 - 30Vcc, 11- 30Vcc, 12 - 30Vcc, 8 -15Vcc, 526Vcc; 24Vcc; - tipul electronic de semnal generat: tranzistor standard npn, open collector npn, open collector pnp, push-pull, 2 x push - pull, RS 422 (line drive), TTL; - tipul geometric de canale: unidirecional A, unidirecional cu zero A + Z, bidirecional A + B, bidirecional cu zero A + B + Z, line driver A, A/, B, B/ Z, Z/; n funcie de faza ntre semnalele A, B i Z sunt mai multe variante de semnal posibile; - tipul de conectare semnale electrice: prin cablu radial sau axial, prin conector radial sau axial. Parametri mecanici sunt: diametrul general: valorile obinuite sunt: 30 / 40 / 58 / 63 / 80 / 100 mm; modul de cuplare: cu flan, cu uruburi, cu ax, prin gaur pentru ax; diametrul axului: 6 / 8 / 9 / 10 / 12mm; gradul de protecie: IP 54, IP 65, IP 67.

n figura alturat este prezentat un encoder incremental cu cuplare prin gaura de ax autocentrant. Acesta este un encoder cu diametrul de 58 mm, cu conectare prin cablu radial, cu maxim 2500 impulsuri pe rotaie, grad de protecie IP 54, cu maxim 6000 rotaii pe minut, rezisten la vibraii 11 G, corp din aluminiu.

Encoderele incrementale se folosesc n mod deosebit n robotic industrial i n automatizarea mainilor cu comand numeric.

Un codificator rotativ, de asemenea, menionate ca la un encoder arbore, este un senzor care genereaz un semnal electric ca rspuns la o micare de rotaie. acest semnal este utilizat pentru a determina sau de a controla viteza sau poziia unui dispozitiv mecanic. un codificator rotativ este montat pe un arbore cilindric i este adesea folosit in combinatie cu dispozitivele de conversie mecanice, cum ar fi slide-uri liniare i cremalier i pinioane, pentru a msura micare liniar. codificatoare rotary sunt folosite pe o varietate larg de echipamente de precizie care necesit control strict al poziiei sau vitezei, inclusiv dispozitive medicale, robotic, maini de asamblare, echipamente de testare i, printre altele. Exist dou tipuri principale de codificator rotativ. un codificator incremental genereaz o serie de impulsuri, sau conteaz, cum se rotete. producia sa este msurat n impulsuri pe revoluie, i aceste impulsuri sunt folosite pentru msurarea vitezei de a urmri sau de poziie. un codificator absolut genereaz un semnal de ieire, care este n bii digital, cu fiecare bit corespunde ntr-o poziie cunoscut. ca urmare, un codificator absolut poate fi folosit direct pentru a indica poziia real.

Componentele primar al unui codificator rotativ sunt disc, senzor, i electronic. discul conine un model de linii fine pe suprafaa sa sau dintii externe prelucrate pe diametrul exterior. un senzor este montat n imediata apropiere a discului, i citete linii sau dintii. electronic constau un dispozitiv de ieire care primete semnalul de la senzorul i l convertete ntr-un semnal utilizabil, care asigur o vitez i poziia feedback. disc, senzor, i electronice sunt toate montate

n interiorul unei carcase, cu un singur cablu de prelungire din locuine care se conecteaz electric encoder la alte dispozitive.

Un codificator rotativ poate utiliza fie tehnologia optic sau magnetic-sensing. un codificator optic folosete o diod emitoare de lumin care strlucete lumina printr-un disc de sticl subire, cu un model de linii fine pe suprafaa sa. lumina trece prin discul de sticl i un fotodetector primete semnal i produce o putere electric. un encoder magnetic foloseste un senzor de magneto-rezistive care poate detecta schimbri n cmpul magnetic ca se rotete disc model. aceste modificri corespund la diferite poziii unghiulare cum se mic disc.

Codificatoare rotary sunt disponibile n mai multe dimensiuni, cu diferite nivele de rezoluie, i cu caracteristici speciale, cum ar fi indicatoare luminoase, discuri personalizate, i electronic mbuntit. selectarea dreptul de encoder pentru o anumit aplicaie depinde n primul rnd de viteza de rotaie, precizie de msurare este necesar, i mediul de utilizare. un codificator rotativ cu detecie optic este cel mai des utilizat in aplicatii unde vitezele mari de operare i rezoluia sunt necesare. un encoder magnetic cu senzor este mai rezistent la factorii de mediu cum ar fi praf, umiditate, vibraii, i ocuri mecanice, i este de obicei folosit pentru mai multe aplicaii accidentat.

Detalii produs Rezolutie intre 1 si 20.000 impulsuri/rotatie Alimentare: 5 V sau 18-28 V sau 10-30 V Versiuni: monodirectional, bidirectional sau bidirectional+zero Semnal de iesire: NPN (standard)/NPN open coll/PNP/Push-Pull Pro/Driver 26LS331/ TTL Conectare cu cablu sau conector, radial sau axial Viteza maxima: 6000 RPM Frecventa maxima: 100 kHz (300 kHz optional) Temperatura de operare de la 30 pana la +85 C Durata de viata pana la 1.5x109 rotatii Sursa optica: LED cu durata de viata mai mare de 100.000 ore Material constructive: carcasa-aluminiu anodizat, ax-otel inox (diametru ax: 10 mm) Compact si robust. Functioneaza in medii industriale agresive Encoderele Elcis - cele mai performante si sigure encodere pentru aplicatii industriale Aplicatii generale ale encoderelor Preluarea semnalului de reactie de la motoare este cea mai comuna aplicatie la care se folosesc encoderele rotative. Pentru aceast tip de aplicatie enoderul se monteaza fie direct, pe motor sau indirect, folosindu-se o roata de masura sau un pinion cu lant. Parametrul de baza preluat este

viteza motorului. Intinderea benzii este o aplicatie in care encoderul nu este montat, de obicei, pe motor ci pe o rola a bratului de intindere. Orice neuniformitate/variatie a vitezei rolei indica faptul ca nu se mentine o tensionare/intindere corespunzatoare a benzii si deci viteza trebuie reglata. Viteza de rotatie a rolei de tensionare este semnalul de reactie pentru regulator care va comanda motorul astfel incat tensionarea materialului este mentinuta constanta. Taierea/decuparea benzilor la o lungime prestabilita este o aplicatie des intilnita a encoderului in combinatie cu relatii matematice simple. Daca, de exemplu, sistemul a fost proiectat cu o rola care are circumferinta de 1 m atunci la fiecare rotatie a rolei se va livra 1 m de material. Un encoder montat pe rola va indica aceast lucru si va transmite la regulator informatia despre cantitatea de material care a trecut pe rola. Rezolutia encoderului va afecta direct precizia taierii. Lifturile sunt doar un exemplu in care encoderele au un rol dublu. Se poate determina pozitia liftului cu ajutorul unui calcul matematic ca cel enuntat mai sus si se poate determina viteza cu care se deplaseaza liftul. Inregistrarea pozitiei utilizeaza encoderul pentru determinarea pozitiei unui obiect in raport cu un punct cunoscut si apoi se determine viteza obiectului in raport cu acest reper. Un exemplu in acest sens este determinarea pozitiei unghiulare a antenei radarului. In masurarea cotelor encoderul este folosit pentru a se asigura ca obiectul, de obicei o masina unealta, nu depaseste o pozitie sau o directie de deplasare presetata. Adesea acest lucru se combina cu determinarea vitezei de deplasare a mesei/batiului, a sculei aschietoare sau a elementelor similare ale masinii unealta. Umplerea recipientilor este un exemplu in care conditia respectarii pozitiei benzii transportoare este critica, deoarece recipientul ce trebuie umplut trebuie sa ajunga la tubul de umplere in acelasi loc si in acelasi timp la care fluidul incepe sa curga. Transportul pe banda este un alt domeniu clasic in care encoderele sunt utilizate. Encoderele pot fi montate pe axul motorului si/sau pe axurile intermediare. Encoderele sunt dispozitive de reactie special folosite acolo unde pozitionarea si/sau viteza in sistemele de transport cu actionare multipla trebuie coordonate foarte precis. Bobinarea - nivelul bobinajului- este o alta aplicatie in care enoderele sunt foarte apreciate. Este necesar a mentine intr-o relatie corecta viteza de alimentare cu sarma si bobinarea pe rola dar si a determina cantitatea de material ce a fost bobinata. Electronica este una din industriile in care encoderele au o larga aplicare in robotica in operatiile de extragere si montare a componentelor electronice.

Primul encoder optic reflector miniatural cu ieire analogical

Avago Technologies, a anunat lansarea primului encoder reflector din industrie cu ieire analogic. Encoderul optic miniatural cu nalt rezoluie ce poate fi montat pe suprafa, AEDR8320, ofer informaie precis de poziionare i detectarea direciei i este ideal pentru utilizare n aplicaii de automatizare industrial i a mediilor de lucru unde spaiul este limitat. Acest nou encoder reflector analog este ultimul adugat la portofoliul de encodere optice miniaturale ale Avago. Cu dimensiunile de 6,50mm lungime pe 4,20mm lime pe 1,69mm nlime, encoderele optice reflectoare SMT AEDR-8320 ale Avago pot funciona ntr-o gam larg de temperatur, fcndule ideale pentru utilizarea ntr-o varietate de aplicaii. AEDR-8320 se adreseaz proiectanilor de maini pick and place, echipamente robotizate, discuri optice, cititoare de carduri, imprimante i copiatoare. Seria AEDR-8320 produs de Avago ofer ieire analogic pe dou canale care furnizeaz o rezoluie de 180 linii pe inch (LPI) pentru controlul micrilor liniare i de rotaie. n plus, ieirile sale analogice pe dou canale pot realiza o rezoluie chiar mai mare prin interpolare. AEDR-8320 poate atinge rezoluii de 2,2m pn la 10m pentru micare liniar i de la 4096 impulsuri pe rotaie (IPR) la 7840 IPR pentru citirea rotaiei, utiliznd un CI de interpolare extern. Aceste encodere optice de nalt rezoluie ncorporeaz, de asemenea, o surs de lumin LED i CI foto-detector ntr-o carcas fr terminale i utilizeaz tehnologia reflexiei la sensul rotaiei sau poziiei liniare. Mai mult, encoderul AEDR-8320 poate fi direct interfaat cu cea mai mare parte a circuitelor de procesare a semnalului pentru flexibilitate n proiectare i integrare uoar n sistemele existente.

Gama de produse Clieni SICK Stegmann pot alege din peste 10milioane de combinaii de encodere diferite. Fie c va cutai un encoder pentru o aplicaie simpl de monitorizare a vitezei sau c dorii s controlai poziia unei macarale de 1000 de tone gama SICK Stegmann are un

produs pentru dumneavoastr. Distane, poziii i unghiuri - cnd este necesar poziionarea exact n domeniul ingineriei industriale, un encoder este de nentrecut. Cnd este ntreprins msurarea distanei, rezoluia encoderului este de ordinul micronilor, cnd are loc determinarea unghiurilor, aceasta este echivalent cu o miime de grad. n acest fel i componentele de toate felurile pot fi poziionate foarte precis. De multe ori diferenele ntre doi encoderi par s fie nensemnate. Cu ajutorul Ghidului nostru de selectare a encoderelor avei posibilitatea s gsii rapid diferenele i s alegei simplu clasa produsului pentru encoderul potrivit. Encodere rotative Un encoder este un dispozitiv care transform micrile sau poziiile mecanice ale unui arbore n semnal electric. Encoderele rotative au rolul unui senzor de msur pentru micarea rotativ i pentru viteze unghiulare. Sunt utilizate pentru monitorizarea parametrilor fizici:

Unghi Distan Frecven Vitez Acceleraie

Sunt disponibile encodere incrementale i absolute Encoderul Incremental Decodoarele incrementale produc un impuls electric de nalt/joas frecven per pas msurat

Impuls nalt i joas frecven

Valoarea de msurare este determinat de numrarea semnalelor ntr-un contor separat. Numrul de semnale este o scal pentru vitez, distan, etc Encoder Absolut Encoderul absolut dispune de o valoare unic codat pentru fiecare poziie a arborelui. Este posibil n variantele Simplu i Multi-tur. Simplu-tur asigur o valoare unic codat n cadrul unei rotaii. Multi-tur asigur n plus numrul de rotaii ale arborelui.

Care este diferena ntre incremental i absolut? Incremental:

Numarul de impulsuri de la 1 la n Curs de referin (impuls zero) este necesar pentru a obine o valoare absolut a poziiei Numrul de impulsuri definete rezoluia

Absolut:

Msoar poziia absolut de la 1 la n Fiecare pas de msurare este definit de un tipar de codificare unic (absolut) Numrul de pai definete rezoluia

Care este diferena ntre simplu-tur i multi-tur? Simplu-tur:

Variant a unui encoder absolut Msoar poziia absolut de la 1 la n n cadrul unei rotaii

Multi-Tur:

Varianta unui encoder absolut Msoara poziia absolut de la 1 la n n cadrul unei rotaii n plus msoar numrul de rotaii

Exemple tipice de aplicaii: Incrementale: Monitorizarea transportului de hrtie pe o pres printabil, alimentat cu coli de hrtie, cu ajutorul encoderului DKS40.

Absolut:

Ajustarea lamei rotorului, adaptarea gondolei i msurarea vitezei rotorului n sisteme eoliene.

Poziionarea unui bra de robot n instalaia de forjare cu ATM60

Absolut, multi-tur Mai mult

Absolut, simplu-tur Mai mult

Incremental

Dati definitia recursiva a unui circuit de codificare prioritara (priority encoder).Definitia unui Priority Encoder Pen se face conectand in serie cu un multiplexorMUX , 2 c e l u l e c o n e c t a t e i n p a r a l e l a doua Priority Encoders PEn/2 cu anumiteobservatii (un PEn/2 se va obtine recursiv prin conectarea a doua PEn/4 in paralel siapoi serial cu un MUX). Algoritmul de va repeta recursiv pana cand de va ajunge lacellule elementare de circuit : EPE (Elementary Priority Encoder )Schema posibila de implementare a circuitului este mai jos:Selectia intrarii in multiplexor se face dupa cel mai semnificativ bit MSBdinblocul superior Priority Encoder ( pe n/2 biti de intrare ).Cele 2 fire ( wire1 si wire2) sunt definite pe m/2+1 biti pentru asigura transportul de la iesirea celor doua blocuri PE( se stie ca n=2m) asemenea si iesirea multiplexorului

1 - GENERALITI 2 - DESCRIEREA SISTEMULUI2.1 - Discul codificator 2.2 - Codificarea absoluta 2.3 - Codificarea relativa 2.4 - Multiplicarea impulsurilor - Micropasi

3 - EXERCIII 4 - EXEMPLE DE REZULTATE ALE EXPERIMENTELOR 5 - ANEXA : LITERATUR TEHNIC

1 - GENERALITIModulul include un disc transparent din plastic care poate fi rotit cu mna (discul codificator sau codor). Discul are segmente si sectoare ntunecate (opace) care ntrerup lumina catre un set de 5 fototranzistori plasati sub el. Semnalele de la fototranzistori sunt intrari ntr-un decodor absolut, cu un afisaj cu 7 segmente precum si ntr-un decodor relativ. Acesta din urma este echipat cu o logica de numarare n sus si n jos a pasilor cu un buton de reset si cu afisaj. Circuitul codificator relativ este echipat si cu dublor si cu un cvadruplor de pasi si cu un afisaj corespunzator (micropasi) Figura 1 arata schita fetei frontale a modulului. Modulul trebuie alimentat de la o sursa de tensiune stabilizata de +15V. Este recomandata folosirea sursei de tip B4191.

2 - DESCRIEREA SISTEMULUI2.1 - Discul codificator Discul codificator consta ntr-un disc (film) din plastic transparent submpartit n inele concentrice (vezi fig. 2). Fiecere inel contine informatie codificata binar sub forma unor zone ntunecate (opace)/transparente. Un set de senzori optici (fototranzistori) localizati sub disc primesc lumina atunci cnd sunt n dreptul unei zone transparente si prin urmare produc semnale logice care vor fi procesate si analizate n partea electronica a modulului. 2.2 - Codificarea absoluta Trei din cei cinci senzori optici (fig. 2) sunt identificati prin simbolurile B2, B1, B0. Acesti trei senzori produc un asa-numit "cuvnt digital" de 3 biti (B2 este cel mai semnificativ bit). Putem presupune ca valoarea acestui cuvnt porneste de la 000 (n binar) si ajunge pna la 111 (n binar). Asadar discul poate fi considerat a fi submpartit n 8 sectoare, fiecare identificat prin una din valorile posibile ale triadei B2, B1, B0. Aceste valori sunt indicate n fig. 2. Aceasta este CODIFICAREA ABSOLUT. Electronica asociata consta dintrun simplu convertor (decodor) BCD la 7 segmente care comada un afisaj cu 7 segmente cu LED-uri (fig. 3). Pentru a face lucrurile un pic mai sofisticate, modulul include un senzor optic S, a carui functie este sa furnizeze semnalul de STROBE pentru a "zavor" informatiile citite de B2,B1, B0 n codificatorul pe 7 segmente. Semnalul de STROBE este destinat sa asigure o tranzitie precisa de la un sector la altul adiacent, fara a exista posibilitatea plpirii indicatorului (afisajului) atunci cnd discul tocmai trece prin regiunea de tranzitie a senzorilor B. Tehnica CODIFICRII ABSOLUTE descrisa mai sus permite identificarea pozitiei unghiulare a discului printr-un cod de 3 biti. n acest exemplu demonstrativ sunt numai trei biti si ca urmare rezolutia rezultata n determinarea pozitiei discului este relativ slaba : 360/8=45.

Daca ar fi fost utilizati 8 biti n loc de 3, rezolutia ar fi devenit 360/256=1.40 . 2.3 - Codificarea relativa Tehnica CODIFICRII RELATIVE foloseste unul dintre senzorii despre care am vorbit deja, B0, plus un altul notat A n fig. 2. Acesta din urma este pozitionat n dreptul aceluiasi inel ca B0 dar are o deplasare unghiulara de o jumatate de sector. Daca roata (discul) codificatoare este facuta sa se invrta cu o viteza normala, B0 si A ar trebui sa produca o succesiune de impulsuri egale dar decalate (defazate) cu 90 unul fata de celalalt (fig. 4). Din acest motiv se spune ca cei doi senzori produc IEsIRI N CUADRATUR. Cele doua semnale n cuadratura sunt facute sa treaca printr-o logica combinationala simpla, producnd la iesire doua semnale numite UPCOUNT (numarare crescatoare) si DOWNCOUNT (numarare descrescatoare) (vezi fig. 5). Ambele semnale sunt n mod normal la nivel (logic) jos. Primul (upcount) devine activ odata (un impuls (de nivel) nalt) pentru fiecare sector rotit n sens orar. Celalalt (downcount) devine activ odata pentru fiecare sector rotit n sens antiorar. Circuitul care construieste cele doua impulsuri de la A si B0 este, n principiu, foarte simplu si este prezentat schematic n fig. 6. Functionarea acestui circuit, descrisa n cuvinte ar fi : Fiecare front cazatator al lui B0, cu A=0 un UPCOUNT . Fiecare front crescator al lui B0, cu A=0 un DOWNCOUNT.

2.4 - Multiplicatorul de impulsuri - Micropasi Vezi din nou fig. 4. Fiecare ciclu al semnalului B0 poate fi considerat submpartit n 4 segmente 0, 1, 2, 3. Ne putem gndi la un convertor care are caracteristica de intrare/iesire :

B0 A Iesire

1 0 00 0

1 1 01 1

0 1 10 2

0 0 11 3

Cu un astfel de dispozitiv noi putem "rupe" fiecare pas n 4 micropasi, acest lucru marind rezolutia codificatorului relativ. Electronica modulului include un numarator pentru micropasi si un afisaj.