Sv1ca-4.ru

Строй журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Энкодер инкрементный выключатель кнопка

Как использовать поворотный энкодер в проекте на микроконтроллере

Узнайте, как использовать инкрементальный поворотный энкодер в проекте на Arduino.

Поворотный энкодер представляет собой электромеханическое устройство, которое преобразует вращательное движение в цифровую или аналоговую информацию. Он очень похож на потенциометр, но может вращаться бесконечно как по часовой стрелке, так и против часовой стрелки. Существует несколько типов поворотных энкодеров. Двумя основными типами являются абсолютные и относительные (инкрементальные) энкодеры. В то время как абсолютный энкодер выдает значение, пропорциональное текущему углу вала, инкрементальный энкодер выдает шаг движения вала и его направление. Поворотные энкодеры становятся всё более и более популярными в потребительской электронике, особенно в качестве ручек управления, в дополнение к приложениям во многих других областях. Они заменяют собой потенциометры и кнопки навигации, где требуются быстрая навигация, настройка, ввод данных и выбор пункта меню. Некоторые энкодеры также включают в себя встроенную кнопку, которая создает дополнительный вход для процессора, который может использоваться в качестве другой пользовательской команды в интерфейсе управления. На рисунке ниже вы можете увидеть типовой инкрементальный поворотный энкодер с кнопкой включения.

Инкрементальный поворотный энкодер

В данной статье мы покажем вам, как использовать инкрементальный поворотный энкодер в проекте на Arduino. Мы объясним, как бороться с дребезгом контактов и интерпретировать сигналы энкодера в программе микроконтроллера, используя прерывания.

Принципиальная схема подключения энкодера к преобразователю частоты

Данная схема состоит из платы Arduino Uno, инкрементального энкодера, четырехразрядного светодиодного индикатора, ключевых транзисторов и ограничительного резистора. Эта схема называется счетчиком импульсов. Она считает импульсы, которые будет воспроизводить энкодер при его вращении. Энкодер своими выводами подключен к каналам А2 и А3, вывод кнопки подключен к выводу А4, средний вывод подключен к земле, второй вывод тоже к земле.

Рассмотрим скетч, который называется счетчиком импульсов энкодера управления частотника. Вначале подключаем библиотеки для работы таймера, индикатора LS, для работы с энкодером, для кнопки.

Перейдем к макетной плате, и зальем все это в контроллер управления частотника. После заливания, включаем, крутим регулятор энкодера, цифры на экране возрастают. В обратную сторону векторного значения уменьшаются и переходят в отрицательную сторону. При увеличении серии задач отрицательного значения знак минуса смещается.

Читать еще:  Главный выключатель батареи бмв

Если нажимаем на кнопку индикатора, переменная обнулится, на индикаторе будет ноль.

Принцип работы инкрементального энкодера

Устройство выдает определенное количество импульсов за один оборот вала. Выходом может быть одиночный канал (часто называют «A») или два канала («A», «B»), которые смещены относительно друг друга для. Смещение каналов позволяет выявить направление вращения. Смещение фаз двух сигналов называется квадратурой. Стандартно прибор состоит из оптико-механического подшипникового узла, печатной платы, корпуса, выходного соединителя. Печатная плата содержит сенсорную матрицу, которая регистрирует два первичных сигнала с целью дальнейшей обработки.
Дополнительные выходы датчиков:
Канал референтной (ноль) метки (его называют «Z» или «R») в виде одного импульса на оборот служит для поиска нолевой позиции или для контроля работы выходов A, B. Эта метка может быть привязана к A или B в их различных состояниях. Она также может быть различной по ширине.
Коммутация с помощью U, V, W треков может быть предусмотрена в некоторых преобразователях. Треки согласуются с коммутирующими обмотками серводвигателей. Они также обеспечивают возможность подачи с электропривода или усилителя в каждую обмотку двигателя тока нужной силы в правильной последовательности.
Альтернативы инкрементальным энкодерам: резольверы, абсолютные энкодеры, энкодеры с аналоговым сигналом.

Применение инкрементальных энкодеров

Прибор разработан как универсальный, настраиваемый в соответствии с широким спектром задач сенсор. Выделяют три обширные области использования в зависимости от внешних условий:

  • Тяжелые условия эксплуатации: агрессивная рабочая среда с высокой вероятностью воздействия загрязнений, влаги, высокой температуры, ударов, вибрации, как, например, на целлюлозно-бумажных, сталелитейных, деревообрабатывающих заводах.
  • Промышленная автоматизация: общепроизводственные рабочие условия, которые требует стандартного класса защиты IP, устойчивости к средней силы ударам, вибрация, температурным колебаниям, как например, на заводах по производству продуктов питания, напитков, текстильных заводах, на автоматизированном заводском оборудовании в целом.
  • Легкие промышленные условия / Сервоустройства: сфера контроля перемещений и позиционирования с высокими требованиями к точностным, температурным характеристикам, например, робототехника, электроника, полупроводниковое приборостроение.

Оптические угловые энкодеры

Используют метод прохождения света через специальный индикаторный растр (шкалу) для определения положения вала, следовательно, объекта.
Самую простую конструкцию среди оптических угловых датчиков имеет модель с «щелевой» (по принципу расчески) маской (индикаторной пластиной), но существует ряд других исполнений, которые обеспечивают еще большую стабильность и эффективность работы.

Читать еще:  Как подписать автоматические выключатели

Принцип работы инкрементальных энкодеров Delta

Принцип работы энкодера инкрементального типа состоит в том, чтобы на один полный оборот вала выдавать определенное количество выходных импульсов. По количеству этих импульсов с помощью вторичных устройств (ПЛК, счетчик) можно сделать выводы об угловом перемещении, положении, направлении и скорости вращения механизма, на котором установлен энкодер.

Энкодеры Delta серий ES/EH по типу являются оптическими преобразователями угла поворота. Их основными элементами являются источник света, специальный диск с метками и фотоприемник. Метки диска представляют собой прорези, которые при вращении поочередно попадают под фотоэлемент.

Данный диск механически связан с валом энкодера, тем самым при вращении механизма срабатывает оптический датчик, который выдает на выход энкодера последовательность импульсов. По изменениям данного числа импульсов можно определить его «угловое положение», или на какое количество сигналов был повернут вал инкрементального энкодера.

Назначение

Инкрементальные энкодеры были созданы для решения одной из наиболее важных задач в области управления оборудованием — определение и контроль положения и скорости вращения вала. Они также используются с целью изменения движения в тех или иных элементах роботов. Инкрементальные энкодеры выпускают широким рядом типов и размеров, что облегчает их внедрение в любую систему обратной связи. Таким образом, главная задача инкрементального энкодера — это расчет единичных импульсов за один цикл. Один цикл равен одному обороту диска энкодера. Чем больше импульсов на оборот, тем выше точность энкодера

Инкрементальные и абсолютные энкодеры

По типу энкодеры делятся на инкрементальные и абсолютные.

Инкрементальные формируют определенную последовательность импульсов в зависимости от угла поворота/перемещения механизма. Количество импульсов на оборот определяется разрешением энкодера.

Особенностью инкрементального энкодера является формирование сигнала о состоянии только движущегося объекта, если объект неподвижен, инкрементальный энкодер не считывает информацию. Для определения начального положения после подачи питания требуется провести инициализацию для поиска так называемой стартовой метки или нуль-метки (Zero), которая задает начало отсчета импульсов в цикле работы, то есть начальное положение (точка отсчета).

Читать еще:  Электрощиток для автоматических выключателей

Абсолютные — формируют на выходе уникальный цифровой код, соответствующий текущему положению объекта. Каждая метка абсолютного энкодера формирует свой индивидуальный код для текущей позиции, то есть в любой момент времени можно считать информацию о положении (координате) объекта, вне зависимости от того, вращается механизм или находится в состоянии покоя. Даже если при пропадании питания провернуть механизм на определенный угол, то как только питание снова появится, энкодер моментально выдаст новое, фактическое угловое положение вала. В этом их преимущество перед инкрементальными.

Абсолютные энкодеры в свою очередь делятся на однооборотные — считывают число уникальных цифровых кодов за один оборот вращения диска и многооборотные — как и однооборотные измеряют перемещение за один оборот, но также отслеживают количество полных оборотов вала, используя уникальное слово для каждой позиции и количества оборотов.

Основным параметром абсолютных энкодеров является разрядность, или количество бит на один оборот.

Как выбрать

Датчики линейного и кругового перемещения

  • Перемещение
    • Круговое (угловое)
    • Линейное.
  • Принцип действия
    • Оптические, электромагнитные, механические
    • Импульсные или непрерывные
    • Инкрементальные или абсолютные.
  • Разрешение
    • Импульсов на оборот (для круговых)
    • Миллиметров, микрон (для линейных).
  • Круговые датчики
    • Вал
      • Конструкция вала (цельный, полый)
      • Диаметр
    • Подшипники (если нужны).
  • Инкрементальные энкодеры
    • Тип выходного сигнала
      • TTL 5В (RS-422)
      • HTL 8..30В
      • Sin/cos 1Vss
      • Sin/cos 1Vpp.
  • Абсолютные энкодеры
    • Тип датчика
      • Однооборотные
      • Многооборотные.
    • Код
      • Двоичный
      • Грея.
    • Тип выходного сигнала
      • Синусно-косинусный (резольверы)
      • Параллельный
      • SSI
      • DRIVE-CLiQ
      • RS-422 (TTL)
      • EnDat
      • HIPERFACE
      • PROFIBUS DP
      • DeviceNet
      • CANOpen.
  • Окружающая среда
    • Диапазон рабочих температур
    • Степень защиты корпуса
    • Класс взрывозащиты.
  • Ограничения
    • Максимальная рабочая скорость
    • Длина кабеля.

Датчики угла наклона (инклинометры)

  • Диапазон измерения угла наклона относительно вертикали (например, ±10°)
  • Разрешение (0,1°)
  • Абсолютная точность (±0,5°)
  • Температурный дрейф (±0,5%/K)
  • Температурный коэффициент (0,01°/K)
  • Калибровка нуля (±5°)
  • Воспроизводимость измерения (0,1% от диапазона измерения)
  • Выходной сигнал:
    • Токовый 4..20мА
    • Напряжение 0,1..4,9В
  • Напряжение питания
  • Защита:
    • от обрыва провода
    • от обратной полярности
  • Степень защиты корпуса (IP67)
  • Температура окружающей среды (-30°C..+70°C)
  • Подключение:
    • Коннектор М12 (папа).
голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector