Encodeur rotatoire

Un encodeur rotatoire , également appelé un encodeur d'axe de , est un dispositif électromécanique du utilisé pour convertir la position angulaire du d'un axe ou d'un axe en code analogue ou numérique, lui faisant une sorte de capteur . Ces dispositifs sont utilisés en robotique , dans des objectifs photographiques top-of-the-line dans des dispositifs d'entrée d'ordinateur (tels que souris optomechanical et boules roulantes , et dans des plates-formes tournantes de radar .

Il y a deux types principaux : absolu et par accroissement (relatif).

Encodeur rotatoire absolu

Construction

Le type numérique absolu produit un code numérique unique pour chaque angle distinct de l'axe.

Une coupe de feuillard en modèle complexe est apposée à un disque isolant, qui est rigidement fixé à l'axe. Une rangée des contacts glissants est fixée à un objet stationnaire de sorte que des chiffons de chaque contact contre le feuillard à une distance différente de l'axe. Pendant que le disque tourne avec l'axe, certains des contacts touchent le métal, alors que d'autres tombent dans les lacunes où le métal a été coupé. Le feuillard est relié à une source de courant électrique , et chaque contact est relié à une sonde électrique séparée. Le modèle en métal est conçu de sorte que chaque position possible de l'axe crée un unique le code que binaire dans lequel certains des contacts sont reliés à la source courante (c. branché) et d'autres ne sont pas (c.

Ce code peut être lu par un dispositif de contrôle, tel qu'un microprocesseur , pour déterminer l'angle de l'axe.

Le type analogue absolu produit un code analogue duel unique qui peut être traduit en angle absolu de l'axe (en employant un algorithme spécial).

Codage binaire standard

Un exemple d'un code binaire, dans un encodeur extrêmement simplifié avec seulement trois contacts, est montré ci-dessous.

Codage gris

Pour éviter le problème ci-dessus, le codage gris est employé. C'est un système du compte binaire dans ce que deux codes adjacents diffèrent en seulement une position. Pour trois-prendre contact avec l'exemple donné ci-dessus, la version Gris-codée serait comme suit.

Encodeur rotatoire par accroissement

Un encodeur rotatoire par accroissement, également connu sous le nom d'encodeur de quadrature ou encodeur rotatoire relatif, a deux sorties appelées les sorties de quadrature. Elles peuvent être mécaniques ou optiques. Dans le type optique il y a deux voies d'information grises, alors que le type mécanique a deux contacts qui sont actionnés par des cames sur l'axe de rotation. Les types mécaniques exige le debouncing et est typiquement employés en tant que potentiomètres numériques sur l'équipement comprenant des dispositifs du consommateur. La plupart des stéréos modernes de maison et de voiture emploient les encodeurs rotatoires mécaniques pour le volume. Étant donné les commutateurs mécaniques exigent le debouncing, le type mécanique sont limités dans les vitesses de rotation qu'ils peuvent manipuler. L'encodeur rotatoire par accroissement est le plus employé couramment de tous les encodeurs rotatoires dus à son coût bas : seulement deux sondes sont exigées.

Le fait que l'utilisation par accroissement d'encodeurs seulement deux sondes ne compromet pas leur exactitude. On peut trouver dans le marché les encodeurs que par accroissement avec jusqu'à 10.000 compte par révolution, ou plus.

Il peut y a un troisième résultat facultatif : référence, qui se produit une fois chaque tour. Ceci est employé quand il y a le besoin d'une référence absolue, telle que des systèmes de positionnement.

Le type optique est employé quand des T/MN plus élevés sont produits ou un degré plus élevé de précision est exigé.

Des encodeurs par accroissement sont employés pour dépister le mouvement et peuvent être employés pour déterminer la position et la vitesse. Ceci peut être mouvement linéaire ou rotatoire. Puisque la direction peut être déterminée, des mesures très précises peuvent être faites.

Ils utilisent deux sorties appelées A et le B qui s'appellent les sorties de quadrature car elles sont de 90 degrés hors de phase.

Le diagramme d'état :

Encodeur rotatoire à rail unique

Si le fabricant déplace un contact à une position angulaire différente (mais à la même distance de l'axe central), puis le " correspondant ; pattern" d'anneau ; les besoins d'être tourné le même angle pour donner le même rendement. Si le peu le plus significatif (l'anneau intérieur sur le schéma 1) est tourné assez, il assortit exactement le prochain anneau dehors. Puisque les deux anneaux sont alors identiques, l'anneau intérieur peut être omis, et la sonde pour cet anneau être déplacé rester, à anneau identique (mais à excentrage à cet angle de l'autre sonde sur cet anneau). Ces deux sondes sur un anneau simple font un encodeur de quadrature.

Pendant beaucoup d'années, Torsten Sillke et d'autres mathématiciens ont cru qu'il était impossible de coder la position sur une voie simple de sorte que les positions consécutives aient différé seulement à un à un seul capteur, excepté la deux-sonde, encodeur à voie unique de quadrature. Cependant, en Hiltgen 1996, Paterson et Brandestini ont édité un document le montrant qu'était possible, avec plusieurs exemples. Voir le code gris pour des détails.

Technologies d'encodeur

Des encodeurs peuvent être mis en application using une série de technologies :
Voies conductrices de

. Une série de garnitures de cuivre gravées à l'eau-forte sur une carte est utilisée pour coder l'information. Cette forme d'encodeur est maintenant rarement vue. Ceci emploie une lumière brillant sur une photodiode par des fentes dans un disque en métal ou en verre. Les versions r3fléchissantes existent également. C'est l'une des technologies les plus communes. Des bandes du matériel magnétisé sont placées sur le disque tournant et sont senties par une sonde à effet Hall du ou la sonde magnétorésistante du . Des sondes à effet Hall sont également utilisées pour sentir des dents de la vitesse directement, sans besoin de disque séparé d'encodeur.

Utilisation industrielle

Note : Ceci est basé sur l'observation de champ.

La variante de quadrature est la plus répandue dans l'utilisation industrielle quoique des capteurs absolus plus sophistiqués et plus durs aient été sur le marché pendant quelque temps. La plupart des applications sont satisfaites d'une première fonction voyageuse sur la puissance réalisent jusqu'à le positionnement absolu désiré. Le câblage simple s'est associé aux encodeurs de quadrature avec sa rugosité relative sont probable les raisons primaires de son succès. Et en soi, il est devenu notamment meilleur marché que toutes autres options de précision. Le seul compétiteur sérieux que j'ai noté est le séparateur et ses variantes linéaires. Ce sera dû au séparateur étant capable de résister très à des environnements de gâchis comme le fonctionnement dans les liquides.

Une autre tendance qui peut se produire est les capteurs modernes sont conçues pour produire la quadrature signalant alors qu'intérieurement ils ne sont pas réellement des encodeurs de quadrature du tout - la puissance de la production en série et du codage digitalement reconfigurable.

Pendant les années 80 et les années 90 une assemblée connue sous le nom de souris avec l'intérieur rotatoire de deux encodeurs de quadrature était massivement populaire en tant qu'associé au phénomène de bureau de montée du . Commencer dehors visé comme poste de travail mais a vu une acceptation beaucoup plus grande comme le dispositif de calcul à la maison de et de jeu alors plus tard absorbé par le marché du PC de clone de . L'encodeur rotatoire a vu un déclin rapide dans ce rôle comme " bien plus sophistiqué ; optical" ; la souris est arrivée sur la scène dans le 2000 tôt (?). Comme note latérale, ces " ; opticals" ; produit également la quadrature signalant, quoique le marché massif de PC ait toujours employé le port périodique de commande pour recueillir les deltas.

Avec l'élévation de numérique dans des systèmes de contrôle une utilisation populaire finale de la variante de quadrature comme remplacement pour le potentiomètre humble sur le panneau de commande s'est épanouie. Jeter les inscriptions absolues et avoir un affichage montrer que le niveau et là n'est aucun besoin de savoir la position absolue. À à basse résolution, il est bon marché, aussi raboteux comme désiré et complètement immunisé superbes contre ajouter le bruit.

Voir également

Les unités analogiques qui remplissent une fonction semblable incluent le synchro, le séparateur , le transformateur différentiel variable rotatoire (RVDT) de et le potentiomètre rotatoire .

Un encodeur linéaire est semblable à un encodeur rotatoire, mais à la position de mesures dans une ligne droite, plutôt que la rotation.

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