Zasada działania enkoderów magnetycznych i optycznych POSITAL

Enkodery magnetyczne

Enkodery magnetyczne w oparciu o technologię czujników pola magnetycznego mierzą pozycję kątową. Przymocowany do wału enkodera magnes trwały wytwarza pole magnetyczne, które wykrywa czujnik. Wykorzystując tą wiedzę czujnik zna absolutną pozycję kątową.

1. Magnes trwały, 2. Czujnik

Przetwarzanie sygnału kluczem do wysokiej wydajności

Posital bazuje na nowej generacji czujników, dzięki czemu technologia pozwala podnieść wydajność enkoderów magnetycznych do poziomu enkoderów optycznych. Połączenie czujnika Halla z algorytmami przetwarzania sygnału w 32-bitowym mikrokontrolerze, daje w efekcie podwyższoną rozdzielczość i dokładność, przy opóźnieniach na poziomie zaledwie kilku mikrosekund. W oparciu o tą technologię POSITAL opracował również enkoder inkrementalny.

Innowacyjne rozwiązanie w enkoderach wieloobrotowych

Enkodery magnetyczne proponowane przez Posital mierzą absolutną pozycję kątową również w obrębie wielu obrotów. Jest to możliwe dzięki innowacyjnemu systemowi liczenia liczby obrotów, opartemu o efekt Wieganda. System ten nie wymaga żadnej przekładni mechanicznej ani baterii, co ma wiele zalet takich jak zastosowanie baterii podnosi wagę czujnika, ma ograniczoną żywotność oraz jest problematyczna w utylizacji, natomiast przekładnia sprawia, że czujnik staje się większy, droższy oraz jest bardziej podatny na uszkodzenia pod wpływem wstrząsów oraz wibracji. Niezależnie od prędkości wału enkodera, obrót tego wału generuje krótki skok napięcia w opisywanym systemie, który zasila układ liczenia obrotów. Układ ten działa w ten sposób, niezależnie od zasilania zewnętrznego czujnika.

Zalety enkoderów magnetycznych

Niewątpliwie zaletami enkoderów magnetycznych jest to, że są one niezawodne oraz bardzo solidne. Względy ekonomiczne również przemawiają na plus enkoderów magnetycznych, ponieważ mają prostą budowę oraz są zarówno bez baterii jak i bez przekładni. Ich kompaktowe wymiary sprawdzają się w instalacjach w małych przestrzeniach.

Enkodery optyczne

Głównym elementem enkoderów optycznych jest wykonana z przeźroczystego materiału tarcza kodowa, która przymocowana jest do wału. Na tarczy znajduje się specjalny wzór przeźroczystych i nieprzeźroczystych pól. Światło generowane przez IR LED przechodzi przez tarczę i pada na układ elementów światłoczułych. W momencie obracania się osi czujnika światło przechodzi przez tarczę lub się na niej zatrzymuje, co rejestrują wspomniane elementy światłoczułe. W modelach wieloobrotowych znajduje się dodatkowy zestaw tarcz kodowych, połączonych z kołami zębatymi przekładni mechanicznej. Koła te obracają się razem z osią czujnika. Pozycja kół zębatych jest wykrywana przez inny układ optyczny, co pozwala określić liczbę obrotów osi enkodera.

1. Tarcza kodowa, 2. Wał, 3. Źródło światła IR LED, 4. Układ elementów światłoczułych, 5. Przekładnia mechaniczna

Funkcjonalność

Enkodery optyczne oparte są na układach Opto-ASIC i posiadają możliwość mierzenia kąta z rozdzielczością do 16 bitów (65 536 pozycji) na jeden obrót. W przypadku enkoderów wieloobrotowych, dzięki przekładni z tarczami kodowymi, zakres pomiarowy jest rozszerzony do 16 384 obrotów.

Zalety enkoderów optycznych

Enkodery te posiadają wysoką rozdzielczość oraz dokładność połączoną z doskonałą dynamiką odpowiedzi. W porównaniu z enkoderami magnetycznymi, te w wykonaniu optycznym sprawdzają się w pracy w silnym polu magnetycznym. Dzięki odpowiedniej budowie czujnika utrata pozycji absolutnej staje się niemożliwa. Enkodery optyczne nie wymagają podtrzymywania bateryjnego. Enkoder absolutny pomoże przy pomiarze bezwzględnej pozycji kątowej.