Tässä artikkelissa käsitellään erilaisia moottoriantureita automaatiossa, erityisesti lineaarisia ja pyöriviä antureita ja niiden sovelluksia.
I. Mikä on moottorienkooderi?
Moottorienkooderi on laite, joka tallentaa paikkatietoja automaation ohjausjärjestelmiin tai mihin tahansa paikkatietoa vaativia moottoreita sisältäviin koneisiin. Robottikäsivarsista 3D-tulostimiin niitä on kaikkialla. Enkoodereilla on ratkaiseva rooli autonomisten koneiden asianmukaisen toiminnan mahdollistamisessa. Ne mahdollistavat liikkuvien komponenttien tarkan mittauksen järjestelmän sisällä.
Moottorianturit tarjoavat etuja useilla alueilla. Esimerkiksi lineaarisia koodereita käytetään yleisesti kiskosovelluksissa, ja niiden avulla CNC-koneet ja 3D-tulostimet voivat luoda osia tarkasti, kun taas pyörivät kooderit mahdollistavat robottikäsivarsien valmistuksen. Niiden lähettämät signaalit aktivoivat eri lähtöjä säätimissä tai PLC:issä juuri halutulla hetkellä.
II. Kuinka moottorienkooderit toimivat?
Enkooderit toimivat antamalla sähköistä tietoa ohjauslaitteille, jotka perustuvat toiseen kahdesta erillisestä järjestelmästä: pyörivä tai lineaarinen. Enkoodereissa on useita mekanismeja fyysisten muutosten muuntamiseksi sähköisiksi tiedoiksi: resistiivinen, mekaaninen, magneettinen ja optinen. Optiset kooderit ovat yleisimpiä valmistuksessa. Ne sisältävät vähintään yhden valolähettimen ja yhden valovastaanottimen fyysisen liikkeen muuntamiseksi sähköisiksi signaaleiksi ohjaimen käsittelyä varten. Käytetystä muunnosmenetelmästä riippumatta kooderit luokitellaan aina joko lineaarisiksi tai pyöriviksi koodereiksi.
Optisissa koodereissa sekä pyörivät että lineaariset tyypit käyttävät kiinteään pintaan leikattuja "ikkunoita", jolloin valo pääsee vastaanottoyksikköön vain vähitellen. Lineaariset enkooderit käyttävät antureita tunnistamaan erilaisia kuvioita nauhan sisällä polun pituudella, kun taas pyörivät kooderit koostuvat levystä, jossa on aukkoja, jotka lähettävät signaalit takaisin ohjausjärjestelmään.
Optisissa järjestelmissä lähetin lähettää jatkuvan valonsäteen, joka katkeaa asteittain järjestelmän liikkuessa. Aina kun vastaanotin havaitsee lähettimen valon, se lähettää sähköisen signaalin ohjaimelle. Valon estämiseksi/vastaanottamiseksi on olemassa erilaisia levy- tai raitakonfiguraatioita sovelluksesta riippuen. Näitä ovat absoluuttisen sijainnin anturit ja inkrementtianturit.
III. Absoluuttikooderit ja inkrementtienkooderit: mitä eroa niillä on?
Absoluuttikooderit käyttävät useita valoantureita binäärikoodien lähettämiseen ohjaimelle. Niissä on erilliset paikat, jotka vastaavat valolähettimien/vastaanottimien paria. Yksikäännös-absoluuttikoodereissa nämä paikat luovat binäärikoodin, joka ilmaisee kulma-aseman moottorin yhden kierroksen sisällä.
Sovelluksissa, jotka vaativat suurempaa tarkkuutta ja suurempaa kantamaa, monikierrosanturit käyttävät vaihteistoa ja kahta enkooderilevyä suuremman tunnettujen asentojen valikoiman saavuttamiseksi. Absoluuttianturit sopivat paremmin skenaarioihin, joissa vaaditaan paikkatietoja tehokatkon jälkeen, yleisimmin turvapiireissä. Inkrementtikoodereissa on tasaisin välimatkan päässä olevat paikat pulssien lähettämiseksi ohjaimeen. Nämä enkooderit luottavat pulsseihin, jotka lasketaan nolla-asennosta, joten on ratkaisevan tärkeää, että tiedossa on sijainti, jotta laskenta voidaan aloittaa uudelleen, jos järjestelmästä katkeaa virta jostain syystä.
Kun tarvitaan vain moottorin nopeutta, analoginen signaali voidaan lähettää säätimelle, jolloin se voi käsitellä näitä tietoja hyödyllisiä sovelluksia varten. Jos prosessi vaatii paikkatietoja, kooderi voi lähettää sähköpulsseja ohjaimelle, jotta se tulkitsee moottorin sijainnin sen raja-alueella.
IV. Missä lineaarisia koodereita käytetään?
Lineaariset kooderit lähettävät sähköpulssisignaaleja ohjaimille antureiden tai asteikon "lovien" kautta. Nämä pulssisignaalit voidaan dekoodata PLC:llä ja muuntaa ohjeiksi, joita laite noudattaa.
Lineaariset kooderit sopivat paremmin sovelluksiin, joissa on liukuvat asennoittimet, kuten 3D-tulostimet tai CNC-koneet. Ne ovat erinomaisia prosesseissa, jotka edellyttävät tarkkaa,{2}}nopeaa tiedonsiirtoa ohjaimille. Tietyt lineaariset enkooderit, elleivät absoluuttiset kooderit, vaativat referenssipaikan löytääkseen nollan tehohäviön tai PLC:n/ohjaimen uudelleenkäynnistyksen jälkeen.
Absoluuttianturit käyttävät binääriesitystä sijainnille, kun taas inkrementtianturit lähettävät vain pulsseja, jotka ohjain on laskenut käynnistyksen jälkeen. Rajakytkimet tai anturit voivat tarjota viitepisteen, kun paikkatiedot on nollattava.
Absoluuttiseen-koodiin- perustuvat lineaariset kooderit voivat määrittää sijaintinsa ilman liikettä tai vertailupisteitä. He käyttävät useiden asteikkojen binäärikoodeja sijainnin määrittämiseen. Tämä tarjoaa enemmän joustavuutta sovellusprosesseille ja avaa enemmän mahdollisuuksia uudelleenkäynnistysturvallisuutta vaativilla aloilla.
V. Pyörivien kooderien sovellukset
Pyörivät anturit koostuvat pyöreästä asteikosta, joka on kiinnitetty moottorin akseliin. Kun moottori pyörii, valoanturit, jotka lukevat asteikon kuvioita, lähettävät pulssilukemat tai binäärikoodit PLC:hen. Pyörivät anturit ovat erittäin hyödyllisiä sovelluksissa, joissa vaaditaan moottorin nopeuden mittausta tai joissa etäisyyttä on vaikea mitata ilman moottorin pyörimistä, kuten robottikäsivarsien servomoottorit. Sovellukset, jotka tarvitsevat moottorin nopeuden säätöä, käyttävät inkrementtiantureita, jotka luovat pulssilaskennan moottorin nopeuden mittaamiseen.
Enkooderin asteikolla on tietty määrä koloja, ja PLC laskee nämä paikat moottorin pyöriessä. Tämä luku voidaan sitten muuntaa RPM:iksi. Esimerkki, jossa tämä on hyödyllistä, on kuljetinhihnamoottori. Tietyt parametrit voivat vaatia erilaisia hihnanopeuksia, ja PLC voi säätää vastaavasti moottorin kierrosluvun perusteella. Ne ovat hyödyllisiä myös sovelluksissa, joissa tarkkuus on kriittistä, koska ne tuottavat tarkempaa tietoa kuin absoluuttiset pyörivät anturit. Suuremmasta tarkkuudestaan huolimatta ne eivät voi lukea sijaintia ilman liikettä ja voivat vaatia vertailuaseman, kun yhteys PLC:n kanssa on katkennut.
Absoluuttiantureita voidaan käyttää myös pyörivinä moottorien koodereina. Nämä sopivat paremmin tilanteisiin, joissa tarvitaan kulmatietoja. Ne säilyttävät myös kyvyn palauttaa sijaintia lähettimen ja ohjaimen välisen tiedonsiirron tai tehohäviön jälkeen, toisin kuin inkrementaaliset pyörivät kooderit, jotka vaativat liikettä tiedon lähettämiseen.