Энкодеры ifm: технические особенности и применение

Технологические особенности энкодеров ifm

Энкодеры ifm используют два основных принципа работы: магнитный и оптический. Магнитные энкодеры основаны на эффекте Холла, где датчики определяют ориентацию постоянного магнита, закрепленного на валу. Микропроцессор затем вычисляет угол поворота вала из сигналов датчика. Эта технология предлагает высокое разрешение и точность при более компактных размерах. Магнитные энкодеры ifm более устойчивы к ударам и вибрациям благодаря меньшему количеству компонентов и отсутствию хрупких деталей.

Оптические энкодеры используют сквозные датчики, которые излучают свет через щели, протравленные на стеклянном диске. Импульсы генерируются при прерывании лучей. Оптические энкодеры обеспечивают высокое разрешение и точность, но имеют более сложную конструкцию. Множество компонентов, включая стеклянный диск, могут быть подвержены повреждению при высоких ударных нагрузках и вибрациях.

Классификация энкодеров ifm

Энкодеры ifm делятся на два основных типа: инкрементальные и абсолютные.

Инкрементальные энкодеры генерируют определенное количество импульсов на оборот, которые являются мерой пройденного углового или линейного расстояния. Они предоставляют информацию о положении относительно предыдущей точки во времени. После включения питания вся информация о предыдущих движениях теряется, и положение вала становится неопределенным. Это требует приведения механизма в известное положение для актуализации информации.

Абсолютные энкодеры предоставляют абсолютное числовое значение для каждого углового положения, даже за несколько оборотов. Они выдают уникальный цифровой код для каждого положения в пределах измеряемого угла вращения, что позволяет получать актуальную информацию о положении сразу после включения питания без необходимости поиска нулевой метки.

Абсолютные энкодеры, в свою очередь, делятся на однооборотные и многооборотные. Однооборотные энкодеры обеспечивают однозначное положение вала только в пределах одного оборота, в то время как многооборотные определяют положение за несколько оборотов — до максимального количества, которое энкодер может подсчитать.

Ключевые модели и их особенности

Одной из заметных моделей является инкрементальный энкодер ROP521 от ifm. Это устройство имеет полый глухой вал диаметром 12 мм и основано на оптическом инкрементальном принципе. Энкодер программируемый, с разрешением 10000 импульсов на оборот и точностью 0,1°. Он оснащен дисплеем и интерфейсом IO-Link для быстрого обмена данными с контроллером. Диапазон рабочих температур от -40°C до +85°C, что делает его подходящим для работы в сложных условиях.

Многооборотные абсолютные энкодеры ifm используют эффект Виганда для сохранения значений при отказе источника питания без буферной батареи. Это означает, что точное положение вала может быть передано в контроллер в любой момент времени. Разрешение таких энкодеров достигает 4096 возможных положений вала на один полный оборот.

Преимущества энкодеров ifm

• Надежность и долговечность: Энкодеры ifm имеют компактные и прочные корпуса, соответствующие промышленным стандартам. Они устойчивы к вибрациям и ударам, особенно модели с магнитной технологией. Высокая степень защиты (IP67/IP69K) обеспечивает герметичность и устойчивость к сложным условиям эксплуатации, включая воздействие воды и других жидкостей.
• Высокая точность и разрешение: Инкрементальные энкодеры ifm предлагают разрешение от 5 до 12000 шагов на оборот, а абсолютные — до 8916 шагов на оборот для однооборотных и до 8192 шагов для многооборотных моделей.
• Широкий диапазон рабочих температур: Многие модели работают в диапазоне от -40°C до +85°C, что позволяет использовать их в различных климатических условиях.
• Гибкость и программируемость: Многие энкодеры ifm программируемые, с возможностью настройки разрешения и выхода через IO-Link. Это обеспечивает прозрачность процессов и упрощает интеграцию в различные системы.
• Разнообразие интерфейсов связи: Энкодеры ifm поддерживают различные протоколы передачи данных, включая SSI, AS-i, PROFIBUS, CAN, DeviceNet, InterBus, а также IO-Link.
• Варианты исполнения вала: Доступны модели как со сплошным валом, так и с полым валом для прямого монтажа на приводах.

Практическое применение и советы по выбору

Энкодеры ifm нашли широкое применение в различных отраслях:

• Промышленная автоматизация: Контроль движения конвейерных лент, роботов и станков с ЧПУ. В автомобилестроении они используются для точного контроля систем управления двигателями.
• Мобильная техника: Энкодеры и датчики угла наклона для мобильных машин, с CAN-интерфейсом и высокой устойчивостью к вибрациям.
• Медицинская техника: Точное позиционирование в медицинских устройствах, таких как МРТ-сканеры и диагностические аппараты, где точность критически важна.
• Энергетика: Системы мониторинга и управления оборудованием для производства и распределения электроэнергии.
• Робототехника: Обеспечение точного позиционирования и перемещения объектов в роботизированных системах.

При выборе энкодера ifm следует учитывать несколько факторов:

1. Требования к положению после включения питания: Если система должна знать правильное положение сразу после включения питания, необходим абсолютный энкодер. Если допустим период подготовки с приведением в нулевое положение, можно использовать инкрементальный.
2. Требования к разрешению и точности: Выберите модель с соответствующим разрешением и точностью для вашей задачи.
3. Условия эксплуатации: Для сред с высокой вибрацией и ударами предпочтительнее магнитные энкодеры. Для влажных сред выбирайте модели из нержавеющей стали с высокой степенью защиты IP.
4. Интерфейс связи: Убедитесь, что выбранный энкодер поддерживает протокол, используемый в вашей системе управления.
5. Конструкция вала: Выбор между полым и сплошным валом зависит от способа монтажа и применения.

Заключение

Энкодеры ifm представляют собой современные решения для задач точного позиционирования и контроля движения в промышленной автоматизации. Сочетание передовых технологий, высокой надежности, широкого диапазона рабочих температур и гибкости программирования делает их подходящим выбором для различных отраслей — от производства и робототехники до энергетики и медицинской техники. Понимание особенностей и преимуществ этих устройств позволяет инженерам и специалистам выбирать оптимальные решения для повышения эффективности и точности своих систем.