Nowe enkodery absolutne – cz. I

Nowe enkodery absolutne – cz. I
WIKTOR OBER
Efekt pojemnościowy wykorzystywany
jest w czujnikach od dawna.
Dopiero jednak izraelskiej firmie
NetzerPrecision udało się opanować
technologię pomiaru przemieszczenia
z wykorzystaniem pomiaru zmiany
pojemności, tak że przetworniki mogą
być masowo produkowane w atrakcyjnej
cenie i stosowane nawet w obecności
zakłóceń i w trudnych środowiskach,
zapewniając przy tym wysoką
rozdzielczość pozycji absolutnej.
R
odzina przetworników w technologii
Netzer Electric EncoderTM (NE2) zawiera dwie linie produktów enkoderów
absolutnych o wysokiej rozdzielczości:
RE2 enkodery obrotowo-kodowe i LE2
enkodery liniowo-kodowe. Obie grupy
produktów mają wyjście absolutne pozycji i jednocześnie inkrementalne oraz są
bardzo odporne mechanicznie i środowiskowo.
dzielczość. Enkodery elektryczne z wyjściem cyfrowym zawierają interfejs
AqBiSS, który konwertuje sygnały analogowe w cyfrowe, jak to niżej opisano.
Konstrukcja dwuczęściowa obrotowa
Konstrukcja dwuczęściowa RE2 zawiera dwie płytki z obwodami drukowanymi zbliżone do siebie. Jedna jest statorem zawierającym nadające i odbierające
okładziny kondensatora wraz z elektroniką towarzyszącą, druga, będąca rotorem, jest połączona z wałkiem enkodera.
Zasada działania
Konstrukcja trzyczęściowa obrotowa
Rys. 4. Konstrukcja 2-częściowa
Rys. 2.
Konstrukcja
3-częściowa
Konstrukcja trzyczęściowa RE2 zawiera rotor z tworzywa z obwiednią
w kształcie sinusoidy, który oddziałuje jako dielektryk w polu elektrycznym
pomiędzy dwoma płytkami drukowanymi. Pole elektryczne płytki nadajnika ma
przewodzące ścieżki, a płytka odbiornika ma ciągłe powierzchnie zbierające.
Rys. 5. Uzyskiwanie pozycji absolutnej
Rys. 6. Uzyskiwanie wyższej rozdzielczości
Schemat blokowy enkodera
Enkoder NE2 zawiera stały nadajnik
Tx, odbiornik Rx i przyłączony do osi
enkodera rotor z tworzywa sztucznego
Rys. 1. Enkoder Netzer NE252
Poniżej opisano dwa przetworniki obrotowe w tej technologii. Używane są
dwie konstrukcje: dwu- i trzyczęściowe.
Działanie rozwiązania trzyczęściowego
bazuje na interakcji pomiędzy stacjonarnie przestrzenno-czasowym modulowanym polem elektrycznym i poruszającą
się częścią dielektryczną. W dwuczęściowym enkoderze pole elektryczne jest
generowane przez napięcie, które jest
w relacji czasowo kwadraturowej. Płytka odbiorcza i zawarta na niej elektronika konwertują modulowane pole elektryczne w parę sygnałów DC zbliżoną do
ideału sinus/cosinus. Sygnały te są spektralnie czyste, mają mały offset, dużą poprawność amplitud i bardzo mały błąd
kwadraturowy. Kombinacja tych dwóch
kanałów zapewnia informację o pozycji absolutnej, wysoką dokładność i roz-
54
Rys. 3. Zdjęcie 2 płytek
drukowanych RE252
Tabela 1
Własności
SSI
EnDat
Hiperface
AqBiSS
Ilość urządzeń
1
1
1 lub >
1 lub >
Tryb
transmisji
Jednokierunkowa,
synchroniczna
Dwukierunkowa,
synchroniczna
Dwukierunkowa,
asynchroniczna
Dwukierunkowa,
synchroniczna
Prędkość
transmisji
danych czujnika
1,5 MHz
2 MHz (8 MHz)
38,4 kBd
+ analog
10 MHz
Protokół
–
–
–
√
Liczba linii,
kierunek
4x, jednokier.
2x dwukier.,
2x jednokier.
2x dwukier.
4x jednokier.
Liczba linii
analogowych
–
4 (opcja)
4
–
Liczba linii
cyfrowych
–
–
–
4x A, B, 2x
indeks
Synchronizacja
wielu czujników
–
–
√
√
Alarm
definiowalny
√
–
definiowalny
Autokonfiguracja
–
√
√
√
o specjalnym kształcie. Nadajnik zawiera dwie
płyty Tx – dokładną (fine) i zgrubną (coarse).
Odbiornik zawiera płytkę odbierającą Rx.
Wzmacniacz odbiera sygnały, których faza
jest funkcją kąta rotora. Detektor (A2) rozdziela te sygnały. Rozdzielone sygnały przechodzą
przez dwa filtry dolnoprzepustowe o częstotliwości 4 kHz (bloki A3 i A4), co daje na wyjściu
parę kwadraturową przebiegu sinus i cosinus
odpowiadającą położeniu rotora. Para sygnałów sin-cos trafia do bloku A5, który jest przetwornikiem S/D (sinus/cyfra). Przetwornik S/D
konwertuje parę sin/cos w informację cyfrową
reklama
Rys. 7.
Schemat
blokowy
enkodera
RE2
stęp poprzez kanał BiSS. Mikrokontroler (blok
A9) realizuje dwie funkcje: kontroluje konwerter S/D i decyduje poprzez demultiplekser (blok
A10), która płytka jest wywoływana, dokładna
czy zgrubna. Po włączeniu enkodera odczytywana jest pozycja absolutna i dalej zmiany pozycji są uaktualniane poprzez odczytywanie dokładnego kanału.
Porównanie standardów wyjść
Standard cyfrowy interfejsu AqBiSSTM stosowany w NE2 bazuje na szybkim 10 MHz standardzie BiSS kombinowanym ze standardowym
kwadraturowym wyjściem (A i B), który pozwala używać go jednocześnie jako enkodera inkrementalnego i absolutnego (patrz: tab. 1).
Dokończenie artukułu w następnym numerze
Więcej informacji:
www.wobit.com.pl.
www.biss-interface.com
www.netzerprecision.com
Rys. 8. Sygnały AqB, I
o pozycji. Informacja cyfrowa o pozycji jest dostępna dla użytkownika na dwa sposoby: w formacie AqB z indeksem oraz jako cyfrowe słowo
dostępne przez kanał szeregowy BiSS. Pamięć
EEPROM (blok A8) zachowuje nieulotnie parametry enkodera. Użytkownik ma do nich do-
PPH WObit Witold Ober
ul. Gruszkowa 4
61-474 Poznań
tel. 061-835 06 20, 835 08 00
fax 061-835 07 04, 835 08 04
reklama
bezp³atny
link
do Twojej
strony
internetowej
z naszego
www.drukart.pl
tel. info:
032-755 19 17

55