Enkodery z szerokim wyborem interfejsów komunikacyjnych

Aplikacje, w których kontroluje się przemieszczenie kątowe - począwszy od automatyki przemysłowej po systemy kontroli w budowie maszyn – często wymagają wysokiej precyzji oraz absolutnej informacji o fizycznym położeniu urządzenia. Absolutne enkodery obrotowe mogą zapewnić dokładne i jednoznaczne pomiary pozycji kątowej w połączeniu z osią lub otworem obiektu jak np. wał napędowy, koło zębate itp. Przetworniki obrotowe zapewniają wysoką dokładność, doskonałą dynamikę pracy oraz stałą precyzję w zakresie pomiarowym, który może wykraczać poza zakres 360°.

Istnieje wiele potencjalnych zastosowań absolutnych enkoderów w przemyśle. Implementowanie tych urządzeń do istniejących już systemów lub wykonywanie nowych projektów może być realizowane o wiele prościej, dzięki szerokiej ofercie dostępnych interfejsów wyjściowych oraz różnorodności wykonania pod kątem mechanicznym. Czynniki, które należy rozważyć wybierając enkoder to m.in. rodzaj ruchu który chcemy kontrolować, potrzeba ochrony przed czynnikami środowiskowymi, wymagana rozdzielczość i zakres, oraz interfejs wyjściowy. W zależności od potrzeb firma Posital, której WObit jest wyłącznym przedstawicielem w Polsce, proponuje różnorodne wykonana enkoderów absolutnych w atrakcyjnych cenach. Dwie kluczowe technologie pomiarowe, które są wykorzystywane w tych produktach to pomiar optyczny oraz pomiar magnetyczny. 

Codescheibe.jpg

Zasada pomiaru optycznych enkoderów obrotowych

Kluczowym elementem optycznych przetworników obrotowych jest tarcza pokryta kodem Graya zamontowana na wale enkodera. Wykonana jest ona z przezroczystego materiału, który zostaje pokryty skoncentrowanym wzorem składającym się z obszarów przezroczystych i nieprzezroczystych. Światło podczerwone z diody LED świeci przez zakodowaną tarczę na tablicę fotoreceptorów. Gdy wał się obraca, unikalna kombinacja fotoreceptorów jest oświetlana lub dopływ światła jest blokowany przez wzór na tarczy. Dla modeli wieloobrotowych producent zastosował dodatkowe zestawy zębatek ułożonych w formie przekładni. Zębatki te dostosowane zostały w taki sposób, aby w momencie obracania się głównego wału enkodera obracały się razem z nim – działając na zasadzie licznika przebytej drogi i zarazem dając nam informacje o ilości wykonanych obrotów.

Zalety przetworników optycznych

Optyczne przetworniki zapewniają bardzo wysoką rozdzielczość i dokładność oraz doskonałą dynamikę pracy. Nadają się do stosowania w obszarach o nasilonym polu magnetycznym. Ponieważ obrót tarczy kodowej wraz z zastosowanymi zębatkami jest całkowicie mechanicznym procesem, nie ma ryzyka utraty pozycji w przypadku zaniku napięcia zasilania – dlatego enkodery firmy Posital nie wymagają stosowania baterii.

Zasada pomiaru magnetycznych enkoderów obrotowych

Magnetyczne enkodery obrotowe określają pozycję kątową wykorzystując technologię magnetycznych czujników Halla. Magnes trwale przymocowany do wałka enkodera tworzy pole magnetyczne gdzie jest ono dalej analizowane przez czujnik, który generuje odczyt unikalnej pozycji absolutnej. Magnetyczne przetworniki Posital wykorzystują innowacyjną technologię by śledzić liczbę obrotów enkodera, nawet jeżeli obroty wystąpią w sytuacji braku napięcia zasilania. Technologia opiera się na efekcie Wiegenda. Kiedy magnes przytwierdzony na stałe na wale enkodera obraca się pod pewnym kątem, magnetyczna polaryzacja w drucie Wiegenda ulega nagłej zmianie, indukując krótki skok napięcia w cewce otaczającej drut. Ten impuls zarówno wyznacza obrót wału jak i zasila zespół obwodów elektrycznych, które rejestrują zdarzenie. Efekt Wieganda sprawdza się nawet przy bardzo powolnych obrotach i nie wymaga zapasowego zasilania bateryjnego.
 

MCD.jpg

Zalety enkoderów magnetycznych

Enkodery są niezawodne, trwałe i kompaktowe. Mają prostą budowę mechaniczną przez co są tańsze w stosunku do enkoderów optycznych. Ich kompaktowe wymiary oznaczają, że mogą one być stosowane w aplikacjach o bardzo ograniczonej przestrzeni montażowej.

Rodzaje interfejsów

Jednym z istotnych czynników przy wyborze enkodera jest rodzaj interfejsu elektronicznego. Jest on niezbędny do komunikacji urządzenia z całym systemem kontrolnym, pomiarowym. W związku z globalnym rozwojem technologii na świecie powstało kilka głównych standardów interfejsów komunikacyjnych, początkowo wykorzystywanych tylko w branży, w której powstały, a następnie rozszerzając swoją funkcjonalność na inne dziedziny.

Pierwszym z popularnych interfejsów jest SSI (Synchronus Serial Interface) stosowany do standardowej komunikacji w aplikacjach przemysłowych pomiędzy urządzeniem master (nadrzędnym np. kontroler) a slave (podrzędnym np. czujnik). Ten standard interfejsu jest oparty na RS422 i został po raz pierwszy zastosowany przez Max Stegmann GMBH w 1984 roku do przesyłania informacji o pozycji dla enkoderów absolutnych. Zaletą tego interfejsu jest ograniczenie ilości przewodów, prosta konstrukcja, większa przepustowość przesyłanych danych oraz duża odporność na zakłócenia elektromagnetyczne.

Kolejnym standardem sieci przemysłowej czasu rzeczywistego jest Profibus. Był to jeden z pierwszych międzynarodowych interfejsów dla przemysłu budownictwa, wytwórstwa oraz automatyki przemysłowej i po raz pierwszy został zastosowany w 1989 roku przez BMBF (Ministerstwo edukacji i badań RFN) a następnie wprowadzony do użytku przez firmę Siemens. Profibus jest systemem złożonym z jednego lub więcej urządzeń nadrzędnych i z jednego lub więcej urządzeń podrzędnych.

Inną niezwykle popularną magistralą komunikacyjną jest CANopen (Controller Area Network). Została ona opracowana w latach 80. W firmie Robert Bosch GMBH dla zastosowań w obszarze motoryzacji. Jest to system z wieloma urządzeniami master, komunikacja ma charakter rozgłoszeniowy, gdyż komunikaty nadawane na magistralę są odbierane przez wszystkie urządzenia. Nie działa ona z adresami ale z identyfikatorami wiadomości.

Na podstawie CANopen rozwinięta została magistrala DeviceNet, która wykorzystuje tę samą warstwę fizyczną w połączeniu z CIP (Communication Information Protocol). Protokół ten jest wykorzystywany głównie przez sterowniki PLC Allan Bradley / Rockwell.
INTERBUS to kolejny powszechnie stosowany interfejs komunikacyjny. Został opracowany i spopularyzowany przez firmę Phoenix Contact w 1987 roku. INTERBUS jest szybką, wszechstronną i otwartą magistralą składającą się z jednego urządzenia master i kilku slave. Prędkość transmisji danych i rozbudowa magistrali są niezależne od siebie. Magistrala ma strukturę pierścieniową. 

Nie sposób także pominąć najpopularniejszego standardu komunikacyjnego w sieciach lokalnych jakim jest nadal Ethernet. Został on opracowany przez Roberta Metcalfe'a w Xerox PARC czyli ośrodku badawczym firmy Xerox i opublikowany w roku 1976. Bazuje na idei węzłów podłączonych do wspólnego medium i wysyłających i odbierających za jego pomocą specjalne komunikaty (ramki). W enkoderach wykorzystuje się Industrial Ethernet, dla komunikacji w której potrzeba przesyłu dużej ilości danych, natomiast czas przesyłu nie jest kluczowy.

Enkodery firmy Posital mogą być wyposażone we wszystkie omówione powyżej interfejsy komunikacyjne, co sprawia że są one niezwykle wszechstronnymi urządzeniami w wielu branżach. Typowe zastosowania dla absolutnych enkoderów wykorzystujących pomiar optyczny to przemysł spożywczy i kontrola procesów pakowania jedzenia, maszyny pakujące, przemysł papierniczy oraz zastosowania w przemyśle stoczniowym, produkcji maszyn budowlanych czy dźwigów. Enkodery wykorzystujące magnetyczną technologię pomiaru doskonale sprawdzą się w przemyśle górniczym, przy produkcji maszyn budowlanych, turbin wiatrowych, paneli solarnych, w sprzęcie medycznym czy w różnego rodzaju ciężarówkach oraz autobusach. Posital przygotował również serię enkoderów dla najtrudniejszych aplikacji w obszarach zagrożonych wybuchem, które posiadają certyfikat ATEX. Charakteryzują się one najwyższym stopniem ochrony IP69K.

W celu uzyskania dodatkowych informacji zapraszamy na stronę www.wobit.com.pl oraz o kontakt z naszymi doradcami : +48 61-2912225.