Çok turlu döner kodlayıcı, yalnızca bir şaftın açısal konumunu tek bir turda (0 ° - 360 °) ölçmekle kalmayıp aynı zamanda tam dönüşlerin kümülatif sayısını da ölçebilen hassas bir elektromekanik sensördür. Tek turlu kodlayıcı, çıkışını her devirde sıfırlarken, çok turlu kodlayıcı farklıdır çünkü hem mutlak açısal konum hem de toplam dönüş sayısı sağlayabilir ve daha geniş bir hareket aralığında hassas konum geri bildirimi sağlar.
Gelişmiş hareket kontrolü uygulamalarında, güvenilir sistem izleme elde etmek için yalnızca bir 360° eksen açısının yakalanması yeterli değildir. Dönme hareketi mekanik olarak doğrusal yer değiştirme, dişli sistemleri veya büyük ekipmanlarla birleştirildiğinde, toplam devir sayısını takip etmek çok önemli hale gelir. Çoklu döngü kodlayıcılar, sürekli mutlak konum verileri sağlayarak karmaşık elektromekanik sistemlerin hassas senkronizasyonunu ve kontrolünü sağlayarak bu gereksinimi karşılayabilir. Bu makalede, çalışma prensibi, kullanım senaryoları ve diğer entegrasyon hususları da dahil olmak üzere çok turlu kodlayıcı daha ayrıntılı olarak ele alınacaktır.
Çok turlu kodlayıcıların işlevleri ve avantajları
Yazılım, tek bobinli enkoderin 359°'den 0°'ye dönüşünü izleyerek tüm eksenin dönüşünü izler. Bu yöntem uygulanabilir görünebilir ancak ciddi güvenilirlik sorunları doğurur. Örnekleme ihmalleri, elektrik kesintileri, iletişim arızaları ve hatta titreşimlerin neden olduğu gürültünün tümü asenkron dönüş hızlarına yol açabilir. 0 °/360 ° sınırına yakın hızlı geri dönüşler genellikle takla algılama mantığını daha da karıştırır ve kümülatif hatalara neden olur. Kapsamlı filtreleme ve algoritma ayarlamalarına rağmen yazılım tabanlı çözümler hala doğruluk kaybına karşı hassastır.
Çok turlu mutlak kodlayıcı, iki temel işlevi entegre ederek bu zorlukları donanım düzeyinde çözer: tek turlu hassas açı çözünürlüğü ve tüm şaft dönüş hızını izlemeye yönelik yerleşik bir takometre. Açı ölçümü genellikle kapasitif, manyetik veya optik algılama teknolojisini kullanırken takometre açı verilerini eşzamanlı olarak günceller. Bu kombinasyon, sağlam ve hatasız geri bildirim sağlamak için harici çevirme mantığına dayanmadan gerçek mutlak çoklu dönüş pozisyonları sağlar.
Takometrenin kendisi çeşitli şekillerde uygulanabilir. Mekanik kodlayıcılar dişli tabanlı sistemler kullanır, manyetik tasarımlar genellikle devirleri kaydetmek için Wiegand darbe enerjisini kullanır, dijital uygulamalar ise sürekli elektriğe dayanır. İkincisi, elektrik kesintileri sırasında devir sayısının kaydını tutmak amacıyla güç kaynağının sürekliliğini (genellikle yedek piller veya yazılım korumaları aracılığıyla) korumak için genellikle dikkatli bir sistem tasarımı gerektirir.
Çok turlu kodlayıcılar başlangıçta nasıl kullanılır?
Çok turlu kodlayıcıların tasarımındaki en büyük zorluk, depolanan dönüşlerin kaybedilmesi mutlak konum verilerini etkileyebileceğinden, sıfırlama sırasında gücü yönetmektir. İnsanlar genellikle bu sorunu hafifletmek için çeşitli mühendislik stratejilerini benimserler:
Orijin veya limit anahtarı referansı - Etkinleştirildiğinde sistem, mekanizmayı önceden tanımlanmış bir referans noktasına yönlendirecek ve enkoderin konumunu yeniden başlatacaktır.
Bilinen Son Değeri Kaydet - Bir ana bilgisayar denetleyicisi veya kalıcı bellek varsa, sistem kapanmadan önce kaydedilen son açıyı ve devirleri kaydedebilir. Yeniden çalıştırmanın ardından, kapatma süresi boyunca mil hareket etmediği sürece bu değerler yeniden uygulanacaktır.
Mekanik şaft kilitleme - Planlı kapatmalar veya ultra düşük güç durumları sırasında şaft, dönüşü önlemek için fiziksel olarak kilitlenebilir. Daha sonra, depolanan kodlayıcı değerleri, güç açıldığında etkili olacak ve kesintisiz kurtarma sağlanacaktır. Bu yöntem özellikle taşınabilir veya pille çalışan sistemler için uygundur.
Sistem katmanının yeniden başlatılması - Birkaç tur kaybetmeyi tolere edebilen uygulamalar için, sistemin yalnızca harici sensörler veya güvenli varsayılan durumlar kullanılarak başlatma sırasında sıfırlanması ve yeniden kalibre edilmesi gerekir. Bu, karmaşıklığı azaltır ancak yalnızca kritik olmayan konum geri bildirimi uygulamaları için geçerlidir.
Elektrik kesintisi durumunda devir kaybını kabullenemeyen uygulamalar için entegre yedek piller en güvenilir çözümlerden biridir. Bu yöntem, harici yeniden kalibrasyon yöntemlerine veya yardımcı sensörlere dayanmaz ve kısa veya uzun süreli elektrik kesintilerinden sonra bile kodlayıcıya güç verilmeye devam edilmesini sağlar.
Güç tüketimi açısından bakıldığında, teknoloji seçimi tam da burada önem kazanıyor. Kapasitif kodlayıcıların (Same Sky'ın AMT serisi gibi) çalışma gücü tüketimi genellikle yalnızca~80 mW'tır, bu da onları gömülü ve pille çalışan tasarımlar için oldukça verimli kılar. Verimliliği, yedek enerji depolama tüketimini mümkün olan en aza indirir ve aşırı pil kapasitesi olmadan uzun vadeli destek elde edilebilir.
Buna karşılık, manyetik kodlayıcıların güç tüketimi tipik olarak 150 ila 500 mW arasında değişirken, yüksek çözünürlüklü veya LED tabanlı sistemlerde optik kodlayıcılar genellikle 200 mW ila 1 W'un üzerinde gerektirir. Bu verimlilik avantajı, kapasitif kodlayıcıları, her miliwatt'ın önemli olduğu, gücün sınırlı olduğu ortamlarda son derece çekici hale getirir.