PRI 40AR6 HLD 360 Z V3 2M5R SL-RF Инкрементальный оптический энкодер

PRI 40AR6 HLD 360 Z V3 2M5R SL-RF Инкрементальный оптический энкодер (Цельный вал, Dкорп.=40мм, Dвала=6мм, выходной сигнал Push-pull/Line driver(HTL), разрешение 360имп/об, выход ABZ, Uпит. =5...24В, IP54, кабель 2,5 метра, угловой ввод, муфта 6x6 в комплекте)

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:

Муфты соединительные

Предназначены для соединения вала энкодера с механизмом, позволяют компенсировать несоосность.

Энкодеры OPKON PRI 50H с полым валом

Предназначены для установки на вал механизма, занимают минимум пространства.

Серия магнитных энкодеров MRI

Для оборудования, которое подвержено воздействию вибраций и механическим нагрузкам.

Серия OPKON MRV с аналоговым выходом

Для задач, в которых нужно непрерывно контролировать положение объекта.

Особенности инкрементальных оптических энкодеров OPKON PRI

Разрешение датчиков: 100, 200, 360, 500, 600, 720, 1000, 1024, 1800, 2000, 2048, 2500, 4000, 4096, 5000 имп/об

Типы выходов: Push-Pull, LineDriver (TTL, HTL)

Рабочая температура: -20…+80 °C

Диаметр корпуса: 40 мм, 50 мм, 58 мм

Аксессуары для монтажа входят в комплект поставки (для ∅50 мм)

Кабельный вывод с цветовой маркировкой проводов

Принцип действия инкрементальных оптических энкодеров OPKON PRI

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.

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:

1. Угол поворота (φ).
   Подсчет количества импульсов (n), поступивших от энкодера, позволяет определить угол поворота (φ), совершенный валом.

   

   $$\mathrm{<font\; face="Tahoma"><span\; style="font-size:\; 14px;">�</span></font>}<font\; face="Tahoma"><span\; style="font-size:\; 14px;">=</span></font>\frac{\mathrm{<font\; face="Tahoma"><span\; style="font-size:\; 14px;">�</span></font>}<font\; face="Tahoma"><span\; style="font-size:\; 14px;">\cdot </span></font>\mathrm{<font\; face="Tahoma"><span\; style="font-size:\; 14px;">360</span></font>}\mathrm{<font\; face="Tahoma"><span\; style="font-size:\; 14px;">°</span></font>}}{\mathit{<font\; face="Tahoma"><span\; style="font-size:\; 14px;">Разрешение</span></font>}<font\; face="Tahoma"><span\; style="font-size:\; 14px;">(</span></font>\mathit{<font\; face="Tahoma"><span\; style="font-size:\; 14px;">имп</span></font>}<font\; face="Tahoma"><span\; style="font-size:\; 14px;">/</span></font>\mathit{<font\; face="Tahoma"><span\; style="font-size:\; 14px;">об</span></font>}<font\; face="Tahoma"><span\; style="font-size:\; 14px;">)</span></font>}$$
   Пример: если энкодер выдал 1250 импульсов, а сам он имеет разрешение 5000 имп/об, то это означает, что вал совершил поворот на 90° (1250 * 360 / 5000 = 90).
2. Угловую скорость (ω).
   Для определения скорости вращения (об/мин) необходимо подсчитывать количество импульсов, поступающих за единицу времени (например, за 1 секунду).

   

   $$\mathrm{<font\; face="Tahoma"><span\; style="font-size:\; 14px;">�</span></font>}<font\; face="Tahoma"><span\; style="font-size:\; 14px;">=</span></font>\frac{\mathrm{<font\; face="Tahoma"><span\; style="font-size:\; 14px;">�</span></font>}<font\; face="Tahoma"><span\; style="font-size:\; 14px;">\cdot </span></font>\mathrm{<font\; face="Tahoma"><span\; style="font-size:\; 14px;">60</span></font>}\mathit{<font\; face="Tahoma"><span\; style="font-size:\; 14px;">сек</span></font>}}{\mathit{<font\; face="Tahoma"><span\; style="font-size:\; 14px;">Разрешение</span></font>}<font\; face="Tahoma"><span\; style="font-size:\; 14px;">(</span></font>\mathit{<font\; face="Tahoma"><span\; style="font-size:\; 14px;">имп</span></font>}<font\; face="Tahoma"><span\; style="font-size:\; 14px;">/</span></font>\mathit{<font\; face="Tahoma"><span\; style="font-size:\; 14px;">об</span></font>}<font\; face="Tahoma"><span\; style="font-size:\; 14px;">)</span></font>}$$
   Пример: если за 1 секунду поступило 1250 импульсов и энкодер также имеет разрешение 5000 имп/об, то скорость вращения вала — 15 оборотов в минуту (1250 * 60 / 5000 = 15).

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.

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.

Если выбрать энкодер в соответствии с требуемой точностью, то необходима модель 360 имп/об. Но максимальная скорость не должна превышать 1667 об/мин.

Если выбирать энкодер, соответствующий по скорости вращения, то это модель 200 имп/об. Но при таком разрешении обеспечивается точность 1.8°.

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:

Сигнал А = лог. «1», Сигнал В = лог. «0»

Сигнал А = лог. «1», Сигнал В = лог. «1»

Сигнал А = лог. «0», Сигнал В = лог. «1»

Сигнал А = лог. «0», Сигнал В = лог. «0»

Состояния

Существует три основных режима счета.

X1

Счет импульсов производится только по переднему фронту одного сигнала. Количество импульсов, выдаваемых на один оборот соответствует номинальному разрешению энкодера.

Пример: с помощью энкодеров с разрешением 100, 200 и 1000 имп/об возможно отслеживание перемещения с точностью 3.6°, 1.8°, 0.36° соответственно.

Алгоритм счета по переднему фронту одного сигнала

X2

При счете импульсов учитываются и передний и задний фронты. Таким образом стандартный шаг разбивается пополам, а разрешение увеличивается вдвое.

Пример: с помощью энкодеров с разрешением 100, 200 и 1000 имп/об возможно отслеживание перемещения с точностью 1.8°, 0.9°, 0.18° соответственно.

Алгоритм счета по переднему и заднему фронту одного сигнала

X4

Для достижения максимальной разрешающей способности счет осуществляется по переднему и заднему фронтам обоих сигналов. Используя такой метод счета разрешение увеличивается в 4 раза.

Пример: с помощью энкодеров с разрешением 100, 200 и 1000 имп/об возможно отслеживание перемещения с точностью 0.9°, 0.45°, 0.09° соответственно.

Типы выходных сигналов

Для передачи сигнала энкодеры могут быть оборудованы тремя типами выходов:

1. Транзисторный выход Push-Pull
   Для передачи сигнала используется три канала A, B и Z. Каждый из них может быть включен по схеме NPN и PNP.
   Уровень сигнала (лог. «1» или «0» ) определяется относительно питающего напряжения. На рисунке справа представлена условная схема подключения.

2. Дифференциальный выход LineDriver TTL
   Для передачи сигнала используется три пары сигналов AA, BB, ZZ.
   Каждая пара передает дифференциальный сигнал. Уровень сигнала — 5 В. Дифференциальная передача необходима при наличии внешних источников ЭМ-помех или при большой длине сигнального кабеля.

Универсальные выходы LineDriver

Каждый из выходных сигналов (A, А, B, B, Z, 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).