"Princípio de aplicação do codificador fotoelétrico e definição da indústria" é fornecido por Changchun Sanfeng Sensor Technology Co., Ltd. codificador fotoelétrico, "Princípio de aplicação do codificador fotoelétrico e definição da indústria" é sobre o senso comum e a dinâmica dos instrumentos fotoelétricos e outros codificadores, "Princípio de aplicação do codificador fotoelétrico e definição da indústria" lhe dará mais conhecimento para fornecer um rico material, espero ajudá-lo!

　　

O fotocodificador é um sensor de posição rotativo amplamente utilizado em servo sistemas modernos para a medição de deslocamento angular ou velocidade angular, cujo eixo giratório é geralmente ligado ao eixo de rotação medido e gira junto com o eixo medido. Ele pode converter o deslocamento angular do eixo medido em uma codificação binária ou uma sequência de pulsos.

Os codificadores fotoeletrônicos são divididos em dois tipos: padrão e incremental. O codificador fotoeletrônico incremental tem as vantagens de estrutura simples, tamanho pequeno, baixo preço, alta precisão, velocidade de resposta rápida e estabilidade do desempenho, e a aplicação é mais ampla. Em sistemas de medição de velocidade angular/deslocamento de alta resolução e de grande alcance, os codificadores fotoeletrônicos incrementais são mais sensíveis. O tipo de codificador pode fornecer diretamente a informação digital correspondente a cada ângulo, para facilitar o processamento do computador, mas quando o número de alimentação é maior que um giro, deve ser tratado especialmente, e deve usar engrenagens de redução para conectar mais de dois codificadores, formando um dispositivo de detecção de vários estágios, tornando sua estrutura complexa e costosa.

1 Codificador incremental

1.1 Estrutura do codificador fotoeletrônico incremental

Um codificador incremental é um disco que gira com o eixo de rotação que dá uma série de pulsos e, em seguida, usa um contador para adicionar e diminuir esses pulsos de acordo com a direção de rotação para representar o deslocamento angular girado. O esquema da estrutura do codificador fotoeletrônico incremental é mostrado na Figura 1.

Figura 1 Esquema da estrutura do disco de códigos ópticos incrementais

O disco de códigos ópticos está ligado ao eixo rotativo. Os discos podem ser feitos de vidro, com uma camada de cromo metálico impermeável sobre a superfície e, em seguida, com uma fenda de luz em direção ao centro na borda. As fendas de transmissão de luz são divididas igualmente no círculo do disco, e o número varia de centenas a milhares de linhas. Desta forma, todo o círculo do disco é dividido igualmente em n ranuras de transmissão de luz. Os discos de códigos ópticos incrementais também podem ser feitos de chapas finas de aço inoxidável e, em seguida, cortar uma ranura de transmissão de luz uniformemente distribuída nas bordas circundantes.

1.2 Princípio de funcionamento do codificador incremental

O princípio de funcionamento do codificador incremental é mostrado na Figura 2. É composto por um disco de código-mãe, um disco de identificação, um sistema óptico e um transformador fotoelétrico. Na periferia da placa principal do gráfico (disco óptico) estão gravadas fechas estreitas em forma de radiação de igual distância, formando áreas transparentes e opacas distribuídas uniformemente. O disco de visão é paralelo ao disco principal e gravado com dois conjuntos de costuras estreitas de detecção transparentes a e b, que separam um quarto um do outro para que o sinal de saída dos dois transformadores fotoelétricos A e B difera em fase de 90 °. Durante o trabalho, o disco de visão fica imóvel, o disco principal gira junto com o eixo rotativo e a luz emitida pela fonte é projetada para o disco principal e o disco de visão. Quando a área opaca no disco principal está alinhada exatamente com a costura estreita transparente no disco de visão, a luz é totalmente oculta e a tensão de saída do transformador fotoelétrico é pequena; Quando a área transparente no disco principal está alinhada exatamente com a costura estreita transparente no disco de visão, toda a luz passa e a tensão de saída do transformador fotoelétrico é alta. Cada vez que o disco principal gira um ciclo de gravação, o transformador fotoelétrico produz uma tensão de onda sinusoidal aproximada, e a diferença de fase de tensão de saída dos transformadores fotoelétricos A e B é de 90°.

Figura 2 Princípio de funcionamento do codificador incremental Figura 3 Forma de onda de saída do codificador fotoeletrônico

A fonte de luz do fotocodificador é comumente usada por seus próprios diodos emissores de luz com efeito de foco. Quando o disco de códigos ópticos gira junto com o eixo de trabalho, a luz atravessa a fenda do disco de códigos ópticos e da barra de luz para formar um sinal de luz obscuro. O elemento fotosensível converte este sinal de luz em sinal de pulso elétrico, depois de processar o sinal pelo circuito, o sinal de pulso é enviado para o sistema de controle CNC, e o deslocamento de bits também pode ser exibido diretamente pelo tubo digital.

A precisão da medição do codificador fotoeletrônico está relacionada com o número de faixas estreitas no círculo do disco de códigos n, o ângulo α que pode ser diferenciado é:

α = 360°/n(1) Resolução = 1/n(2)

Por exemplo, se o número de slots de transmissão de luz na borda do disco é de 1024, então o pequeno ângulo α = 360 ° / 1024 = 0,352 °.

A fim de determinar a direção da rotação do disco de códigos, é necessário definir duas fendas no painel de barra de luz, a distância é (m + 1/4) vezes a distância das duas fendas no disco de códigos, m é um número inteiro positivo e dois conjuntos de elementos fotosensíveis correspondentes são definidos, como os elementos fotosensíveis A e B na Figura 1, às vezes também chamados de componentes cos e sin. Quando o objeto de detecção gira, o codificador fotoeletrônico coaxial ou associado emite um sinal de pulso digital com diferença de fase de 90° entre os dois caminhos A e B. A forma de onda de saída do fotocodificador é mostrada na Figura 3. Para obter a posição da rotação do disco, também é necessário definir um ponto de referência, como o 'slot de marcação de dígitos zero' na Figura 1. A cada volta que o disco gira, o elemento fotosensível correspondente à ranura de marcação zero produz um pulso chamado de 'pulso de uma volta', como o pulso C0 na Figura 3.

A Figura 4 mostra a forma de onda dos sinais A e B quando o codificador está invertido positivamente e sua relação de sequência cronológica, quando o codificador está invertido positivamente, a fase do sinal A está 90° acima do sinal B, como mostrado na Figura 4 (a); Quando invertido, a fase do sinal B é 90° acima do sinal A, como mostrado na Figura 4(b). O número de pulsos de saída de A e B é linearmente relacionado com a variação do deslocamento angular medido e, portanto, o deslocamento angular correspondente pode ser calculado contando o número de pulsos em pares. De acordo com essa relação entre A e B, a direção de rotação e o deslocamento / velocidade angular da máquina medida são corretamente descomputados, o que é chamado de direção e contagem de pulsos. A identificação e contagem de pulsos são implementadas tanto em software quanto em hardware.

Figura 4 Forma de onda positiva e inversa do codificador óptico

2. Codificador de tipo

O codificador é um componente de detecção que converte o ângulo medido diretamente em código correspondente através da leitura da informação do padrão no disco. Os discos de codificação são optoelétricos, de contato e eletromagnéticos.

O disco de códigos fotoeletrônicos é atualmente mais utilizado, é impresso no disco de materiais transparentes em códigos binários. A Figura 5 mostra um disco de códigos binários de quatro dígitos, cada círculo no disco de códigos representa um canal de códigos digitais binários de quatro dígitos, imprimindo um padrão de intervalo preto e branco no mesmo canal de códigos, formando um conjunto de codificação. As áreas de opacidade preta e branca representam o binário '0' e '1', respectivamente. Em um disco de códigos ópticos de quatro dígitos, existem quatro círculos de canais digitais, cada um representando um bit binário, o lado interno é um bit alto, o lado externo é um bit baixo, o número de digitos codificáveis ​​em 360 ° é 24 = 16.

Ao trabalhar, o disco de código coloca a fonte de energia de um lado e o dispositivo de recepção fotoelétrica do outro lado, cada canal de código deve corresponder a um tubo fotoelétrico e um circuito de amplificação e formação. O disco de código vira para diferentes posições, o componente fotoelétrico recebe o sinal óptico e se transforma no sinal elétrico correspondente, após a formação ampliada, torna-se o sinal elétrico digital correspondente. No entanto, devido à precisão de fabricação e instalação, erros de leitura podem ser gerados quando o disco gira durante a alternação de dois segmentos. Por exemplo, quando o disco gira no sentido horário, mudando da posição '0111' para '1000', todos os quatro dígitos mudam ao mesmo tempo, o número pode ser interpretado erroneamente em qualquer um dos 16 códigos, como 1111, 1011, 1101, ... 0001, etc., gerando um grande erro numérico inestimável.

Para eliminar erros não monovalentes, os seguintes métodos podem ser utilizados.

2.1 Circular Code Disc (também conhecido como Grey Code Disc)

Código de círculo também conhecido como código cinza, é também um tipo de codificação binária, com apenas dois números '0' e '1'. A Figura 6 mostra o código de ciclo binário de quatro dígitos. Esta codificação é caracterizada pelo fato de que apenas um código varia entre dois códigos adjacentes, ou seja, '0' para '1' ou '1' para '0'. Assim, durante a transformação de dois números, o erro de leitura gerado não é maior do que "1", e só pode ser lido como um dos dois números vizinhos. Portanto, é uma maneira eficaz de eliminar erros não monovalentes.

2.2 Disco de círculo binário com dispositivo fotoelétrico de posicionamento

Este disco de códigos é um círculo externo do disco de círculo binário de quatro dígitos que adiciona mais um círculo de bits de sinal. A Figura 7 mostra um disco de código de ciclo binário com um dispositivo fotoelétrico de posicionamento. A posição do bit de sinal no anel externo do disco de códigos está exatamente errada com a interseção de estado e só é lida quando o elemento fotoelétrico no bit de sinal tem sinal, de modo a não gerar erros não monovalentes.