Enkoder diski temelleri
Enkoder diski nedir: enkoderin içindeki en önemli parça
Optik bir enkoder açıldığında içinde bir ışık kaynağı, bir enkoder diski, bir okuma kafası ve bir devre kartı bulunur. Disk, milde birlikte dönen ve hassas bir desen taşıyan parçadır. Bu yazı, diskin nerede durduğunu, ne işe yaradığını, enkoderin üst sınırını neden belirlediğini ve yaygın biçimlerini (disk, kod şeridi ve optik cetvel) açıklıyor.
Optik bir enkoderi ilk kez açan biri çoğu zaman biraz şaşırır: içinde karmaşık bir mekanizma yoktur; yalnızca bir mil, bir devre kartı, bir gövde ve ortada ince bir disk vardır. O disk enkoder diskidir. Göze çarpmaz ama tüm enkoderde gerçekten “ölçek” taşıyan tek parçadır.
Disk nerede durur
Yaygın bir geçirgen optik enkoder örneğinde aşağıdan yukarıya sıra kabaca şöyledir: mil ve yatak yuvası, ışık kaynağı, enkoder diski, okuma kafası, devre kartı, gövde (bkz. Şekil 1).
- Disk bir göbekle mile sabitlenir ve milde birlikte döner;
- ışık kaynağı diskin bir yanında, okuma kafası diğer yanındadır; ikisi de sabittir;
- devre kartı okuma kafasından gelen sinyalleri işler, gövde tozu önler ve dışarıdan gelen parazit ışığı keser.
Yansımalı tipte ışık kaynağı ve alıcı diskin aynı tarafındadır, ancak diskin görevi değişmez.
Disk ne yapar
Tek cümleyle: “ne kadar döndü” bilgisini “ışık kaç kez aydınlıktan karanlığa geçti” bilgisine dönüştürür.
Diskin üzerinde bir veya birkaç halka hassas desen bulunur. Artımlı izde eşit aralıklı çizgiler, referans izinde turda tek bir pencere vardır; mutlak diskte ayrıca kod izleri bulunur. Çizgiler ışığı geçirmez, aralıklar geçirir. Disk her bir adım ilerlediğinde okuma kafasındaki ışık bir aydınlık-karanlık döngüsü yapar. Okuma kafasındaki tarama ızgarası ve fotodedektörler bu değişimi elektrik sinyaline çevirir; devre bunu darbelere dönüştürür ya da interpolasyona gönderir.
Başka bir deyişle, bir enkoderin tüm konum bilgisi aslında diskin üzerindeki desenden gelir. Diğer parçalar aydınlatma, alma, işleme ve korumayla ilgilenir.
Disk neden üst sınırı belirler
Devre yükseltebilir, filtreleyebilir ve interpolasyon yapabilir, ama yalnızca diskin verdiği sinyal üzerinde çalışır. Diskin birçok özelliği doğrudan enkoderin özelliklerine karşılık gelir:
| Diskin özelliği | Enkoderde karşılık gelen özellik |
|---|---|
| Çizgi sayısı | Temel çözünürlük: bir sinyal periyoduna karşılık gelen açı |
| Çizgi konum doğruluğu | Doğruluk: çizgi konum hataları doğrudan okumaya girer |
| İzlerin mille eş merkezliliği | Eksantriklik hatası: turda bir periyotlu sinüs biçimli hata |
| Çizgi genişliği, kenarlar, opaklık | Sinyal genliği ve kontrastı, ne kadar interpolasyon yapılabileceği |
| Taban malzeme | Darbe dayanımı, sıcaklık dayanımı, ısıl genleşme |
İki hesap örneği. 2500 çizgili bir disk, kare dalgaların x4 kod çözmesiyle turda 10000 sayım verir, her biri yaklaşık 129,6″; devre, diskte olmayan çizgileri saymaz. Sinüs/kosinüs interpolasyonu bir periyodu bin ve daha fazla parçaya bölebilir, ama sinyal yeterince temizse; çizgilerin kendisi birkaç açı saniyesi kaymışsa, bölme ne kadar ince olursa olsun bu açı saniyeleri okumada kalır.
Montaja bakalım: okuma yarıçapı 20 mm olan bir diskte 5 μm’lik eksantrik montaj, tek okuma kafasıyla yaklaşık 52″ hata üretir (Δθ ≈ e ÷ r). Enkoder disklerine bu yüzden bir merkezleme halkası yapılır.
Yaygın biçimler: disk, kod şeridi ve optik cetvel
Aynı ilke farklı biçimlerde uygulanabilir (bkz. Şekil 2):
- Dairesel disk: dönme açısını ölçer; servo motorlarda, döner tablalarda, robot eklemlerinde vb. kullanılır.
- Kod şeridi: doğrusal yer değiştirmeyi ölçen esnek bir şerittir; yazıcı taşıyıcılarında sıkça kod şeridi kullanılır.
- Optik cetvel: çizgiler düz bir cetvelin üzerine yapılır; CNC takım tezgâhlarının tam kapalı çevrim kontrolünde motor enkoderine ek olarak optik cetvel kullanılır.
Taban malzemeler de çeşitlidir. Cam disklerde çizgiler genellikle cam üzerine kaplanmış kromdur, fotolitografi ve aşındırmayla oluşturulur; bu sayede çok ince ve çok sayıda çizgi yapılabilir. Metal diskler çoğunlukla paslanmaz çeliktir, yansımalıdır, darbeye ve titreşime dayanıklıdır. PC (polikarbonat) diskler hafiftir ve kırılgan değildir; yüksek adet ve düşük maliyet için uygundur.
Özet
Enkoder diski, enkoderde “ölçek” taşıyan parçadır: tüm konum bilgisi ondan gelir. Çizgi sayısı temel çözünürlüğü belirler, çizgi doğruluğu ve eş merkezlilik doğruluğun temelidir, çizgi kalitesi sinyalin ne kadar iyi olduğunu belirler. Bir enkoderin her değerlendirmesi sonunda bu diske döner.
Çince orijinal makalenin çevirisi (0011). ENC7 – enkoder diski üreticisi (teklif) · Teknik makaleler · https://enc7.com
© Langfang Jingzheng Optoelectronic Technology Co., Ltd. Tüm hakları saklıdır. Bu makale yapay zekâ desteğiyle hazırlanmıştır.