הבנה של קודים מוחלטים: עקרונות ויישומים בהנדסה מודרנית

קודים מוחלטים הם מרכיבים יסוד בהנדסה מודרנית, מתן משוב מדויק ואמינה עבור מגוון עצום של מכונות ומערכות.בניגוד קודקודים מצטברים, אשר רק לזהות שינויים במיקום ודורש נקודת התייחסות לאחר כל מחזור כוח, קודים מוחלטים להקצות קוד דיגיטלי ייחודי לכל אחד מנקודות מיקוד קריטי.זה אומר כי המיקום המוחלט ידוע באופן מיידי על כוח נשמר גם אם מערכת הכוח מאבד את אמינותו ואמינות גבוהה, כמו גם את מרכזי דיוק, כמו גם את מרכזי אבטחה CNC.

עקרונות קודים מוחלטים

כיצד קודים מוחלטים עובדים

בליבת קוד מוחלט הוא הדור של קוד דיגיטלי ייחודי לכל עמדה ייחודית של פיר רוטט רוטט או ציר תנועה ליניארי.קוד זה מיוצר על ידי קריאה של דיסק מעוצב או רצועה באמצעות אחת מכמה טכנולוגיות רגישות. חיישן ה- encoder קורא את התבנית וממיר אותו לתוך אות דיגיטלי - באופן חד-משמעי אוטובוס מקביל, פרוטוקול תקשורת מקביל, או שדה כמו SS, מייצג ישירות את העמדה של ביס-ד.

ההבחנה הבסיסית של קודקודים incremental שוכנת בקוד ה-FLT:0 [הקוד ה-convental encoder] ב- קידודים המצביעים על תנועה יחסית; לקבוע מיקום מוחלט, המערכת חייבת לספור דופקים מן הפניה ידועה, וספירה זו אבדה על כוח-פני-הפנימי, עם זאת, מפלט קוד בינארי, אפור, או ערך אחר, על-ידי כל-כך, על-ידי כך, על-ידי כל-כך, על-ידי-ידי-ידי-ידי-ידי-ידי-ידי-ידי-ידי-ידי-זמנית, לאחר-ידי-זמנית, על-ידי-ידי כך, על-ידי-ידי-ידי-ידי-זמנית, על-ידי-ידי-ידי-ידי-ידי-ידי-ידי-ידי-ידי-ידי-ידי-ידי-ידי-ידי-ידי-ידי-ידי-ידי-ידי-ידי-ידי-ידי-ידי-ידי-ידי-ידי-ידי-ידי-ידי-ידי-ידי-ידי-ידי-ידי-ידי-ידי-ידי-ידי-ידי-ידי-ידי-ידי-ידי-ידי-ידי-ידי-ידי-ידי-ידי-ידי-

(ב) , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

החלטה היא מפרט מפתח: היא נמדדת ב bits (למשל, 12 סיביות, 17 סיביות, 24bit) ומגדירה את מספר המיקומים הייחודיים למהפכה (לאחדות) או על פני הטווח המלא (עבור ריבוי).

טכנולוגיות ב Absolute Encoders

קודים מוחלטים משתמשים בשלושה טכנולוגיות עיקריות של חשונות, כל אחת עם יתרונות נפרדים והטבות מסחר במונחים של דיוק, עמידות ועלויות.

(FLT:0) sensing FLT:1 הוא הטכנולוגיה המתקדמת ביותר בשימוש נרחב.מקור אור (LED) מאיר דרך או משקף דיסק מדויק עם פלחי שקוף ו ⁇ מסודרים מסודרים בדפוס לבארי או אפור-קוד. A phototector קורא את התבנית ומייצר את הקוד הדיגיטלי.

(FLT:0 Magnetic מוחלט encodersFLT:1) להשתמש גלגל מגנטי או רצועה עם שינוי הקוטב הצפוני-south מסודרים בדפוס קודד. Hall-אפקט או חיישנים מגנטיים לזהות את אוריינטציה השדה המגנטי ותרגם אותו לתוך קוד עמדה דיגיטלית. קידוד מגנטי הם בשפע: הם חסינים מפני אבק, לחות, ו רטט, ופועלים באופן קבוע פחות גבוה על ידי רזולוציה מגנטית גבוהה יותר מאשר רזולוציה מגנטית שלהם.

(FLT:0) ,Capacitive מוחלט encodersFLT:1 מודד שינויים ב capacitance בין אלמנט רוטט או ליניארי נע לבין אלקטרודות קבועות.הרכיב המרגש יש דפוס של אזורי התנהגות ו insulating אשר יוצר חתימה קיבולית ייחודית בכל עמדה.

סוגים של קודים מוחלטים

קודים אופטיים

קודים מוחלטים אופטיים הם יצירות של שליטה גבוהה בתנועה.דיסק הקוד הפנימי שלהם מיוצר באמצעות טכניקות פוטו-ליטיות דומות לאלה המשמשים עבור מוליכים למחצה, המאפשר דפוסים דקים מאוד עם חזרות גבוהה. מודרני אופטי יכול להשיג החלטות מעל 30 ביטים, המאפשר משוב עמדה עם דיוק מיילדות.

המגבלה העיקרית של קוד זדוני אופטי היא הפגיעות שלהם למזהמים סביבתיים.אפילו שכבת שמן או אבק דק על הדיסק יכולה לגרום שגיאות קריאה.כדי להפחית את זה, יצרנים רבים מציעים דיור חתומות עם IP67 או דירוגים גבוהים יותר, וחלק משתמשים בקריאת ראשים לקריאה מקודמים כדי לשפר את האמינות.עבור יישומים הדורשים את הדיוק הקטן ביותר בסביבות נקיות - כגון ייצור זהב למחצה, שלבים ליניאריים, ומעבדות אופטיות - נותרו קודמונאליות מוחלט.

מגנטיים Absolute Encoders

קודים מגנטיים מוחלטים הפכו לטכנולוגיה של בחירה עבור יישומים הדורשים אמינות גבוהה בתנאים קשים. המרכיב העיקרי שלהם הוא טבעת מגנטית או בקנה מידה ליניארי עם דפוס רב-פול מוגדר בדיוק.התבנית יכולה להשתמש ברצף דו קוטבי פשוט עבור יחיד לאחור או דפוס מורכב יותר עבור מיקום מוחלט סיבולת.ראש הקריאה מכיל מספר רב של הול-אפקט או חיישנים מגנטיים להעריך את השדה המגנטי בכל עמדה.

מכיוון שהם חתומה לחלוטין ולא מכילים דרך אופטית, מקודמים מגנטיים מתנגדים לזיהום מים, חיתוך נוזלים, שבבי מתכת ואבק.הם גם לעמוד ברמות גבוהות של הלם ורטטט. החלטות טיפוסיות נעות בין 10 ל-16 ביטים, אם כי עיצובים מתקדמים באמצעות טבעות ספירה גבוהה ורזולוציה גבוהה יכולים להשיג 18 סיביות או יותר.

המונחים: Capacitive Absolute Encoders

קודים מוחלטים Capacitive הם אנטרנטים חדשים יותר המשתמשים מעגל אווסציל פטנט ומערך של אלקטרודות למדוד שינויים קיבול כמו רקרקטור או מהלכים שקופיות דפוסים. הם להמיר וריאציות ב- capacitance לתוך קוד עמדה דיגיטלית.קודים אלה נועדו בדרך כלל כ-oneturn עבור יישומים רוטאריים ויכולים להשיג החלטות בטווח 10-14 הם יתרונות נמוכים מאוד.

קודים קפצויים הם מציאת שימוש במכשירי IoT המופעלים על ידי סוללות, רובוטיים בעלי ללבוש, וגילבים מיניאטורות שבו תקציבי חשמל הם הדוקים ומרחב הוא גם ב פרמיה.הם נחשבים גם למכשירים רפואיים ואלקטרוניקה לצרכנים.עם זאת, הם נשארים פחות נפוצים מאשר אופטי או מגנטיים בשליטה תעשייתית הזרם המרכזי בשל רזולוציה מוגבלת ודיוק בתרחישים מהירים או גבוהים.

השוואה ובחירת קריטריה

בחירת טכנולוגיית קודמו המוחלטת הנכונה תלויה באי איזון מספר גורמים:

• (FLT:0) RESOLSOLTION ו- Accuracy:FLT:1 , קודים אופטיים מציעים את הדיוק הגבוה ביותר; מגנטי וחילוני מתאימים ליישומים בינוניים.
• (ב) ⁇ :0) ⁇ מגנטית (אנ') בסביבות מלוכלכות, רטובות או רוטט; קודים אופטיים דורשים תנאים נקיים יותר.
• (ב) ⁇ :0) ⁇ ⁇ : (ב) ל-[[1924]] יש את טווח הטמפרטורה התפעולי הרחב ביותר, ואחריו אופטי, לאחר מכן קיבולי.
• (FLT:0) Cost:BuildFLT:1; קודים מגנטיים הם בדרך כלל העלות היעילה ביותר עבור החלטות בינוניות; אופטי הופך יקר יותר בהחלטות גבוהות יותר.
• (ב) ⁇ :0 size ו Powerve:FLT:1 Capacitive קודרים הם קטנים ביותר ומושכים פחות כוח; קודים אופטיים גדולים יותר וצורכים זרם גבוה יותר בשל מקור האור LED.

מהנדסים צריכים גם לשקול את ממשק התקשורת: פרוטוקולים משותפים כוללים SSI (Synchronous Serial Interface), BiSS, EnDat, CANopen, ו- IO-Link.הבחירה חייבת להתאים את יכולות הבקר או ה- PLC.

יישומים בתעשיות

רובוטיקה ואוטומציה

הרובוטיקה, קודמני מוחלט משמשים משוב עמדה משותף בזרועות מבוטות, רובוטים שיתופיים ורובוטים ניידים אוטונומיים. כי הם זוכרים את התצורה של הרובוט לאחר אובדן כוח, הם מבטלים את הצורך להשתעשע מחדש על כל סטארט-אפ - זמן רב ושיפור הבטיחות. קידוד אופטי גבוה הוא נפוץ בפרקים תעשייתיים ומפרקים משותפים, בעוד קודמ מגנטיים נמצאים לעתים קרובות במתחמי-קרבה או במתחילים חשובים.

CNC מכונות כלים

מכונות בקרה מספריות (CNC) מסתמכות על קודרים מוחלטים עבור מיקום כלי מדויק ותנועת ציר. מרכז 5 צירים מסנטר עשוי להשתמש תריסר או יותר קודרים מוחלטים כדי לפקח על אוריינטציה ספיןדל, זוויות שולחן ריקות, ומיקומים שקופיות ליניאריות.היכולת לחדש את המטמון לאחר הפרעה ללא ירידה של מקור הוא יתרון גדול.

מעלית וקונסולות

משוב מיקום המעלית הוא יישום קלאסי עבור קודרים מוחלטים.הקודש הרכוב למנוע ההולוג או החבל המושל מספק את מיקום המכונית המדויק, המאפשר לבקר לרמה מדויקת בכל קומה, לאכוף אזורי דלת, ולזהות תנועה מהירה או בלתי מכוונת.מולטת קידוד מוחלט של מתפתלים מגנטיים מוגדרים לעתים קרובות כי הם אמינים, לא דורשים גיבוי סוללות עבור ספירת, ויכול לעמוד בפני הרטט והדבקה מזדמנת של מערכות הפעלה מדויקת של מכשיר.

אוויר והגנת

יישומים אוויריים דורשים את האמינות הגבוהה ביותר ואת שלמות הנתונים. קודים מוחלטים משמשים על פני השטח של בקרת טיסה (אילרונים, מעליות, מדרגות), משחות הילוכים נחיתה ומערכות ניווט. קודרים אופטיים עם ראשי קריאה מקודמים נפוצים נפוצים במערכות מעופפות קריטיות-על-ידי-חוט, בעוד קודקוד מגנטי משמשים בפעולתם של טמפרטורות קיצוניות וטמפרטורות נמוכות-יכולות לשמור על יכולת התאוששות חיונית רק ברגעים.

ציוד רפואי

מכשירים רפואיים כגון סורקי CT, רובוטים כירורגיים, מנתחי מעבדה אוטומטיים תלויים קודמניים מוחלטים עבור מיקום מדויק של גאדג'טים, מכשירים רובוטיים, ודופי דגימות. הן אופטיים והן capacitive encoders משמשים, עם הבחירה המונעת על ידי דרישות החלטה ואת הצורך של סטריליות (קוד מגנטי מחוספס יכול לנקות עם סוכנים אגרסיביים).

אנרגיה מתחדשת ומכונה תעשייתית

בטורבינות רוח, קודרים מוחלטים עוקבים אחר עמדת ה-hw של התא ואת זווית המגרש של להבים. ⁇ מגנטיים Multiturn הם מועדפים כי הם פועלים באופן אמין לאורך שנים רבות ללא ניגודים מחוספסים סוללות, אפילו במקומות מרוחקים.מערכות מעקב סולאריות גם משתמשות קודקודים מוחלטים אונים נוחים יחסית לשמש.

יתרונות ומגבלות

יתרונות מפתח

• [ה]העמדה המוחלטת ידועה באופן מיידי על כוח-העוצמה-הוסת, ללא צורך בהפניה.
• (הדגשה:0) גבוהה ויציבות חוזרת: 1 מאחר שכל עמדה היא קודמה ייחודי, קודים מוחלטים מספקים בהחלטה גבוהה ואינם כפופים לשגיאות ספירה מצטברות.
• (FLT:0) ,Reduced Commissioning and Maintenance:FreaLT:1 Systems באמצעות קודים מוחלטים בדרך כלל דורשים פחות תצורה, פחות קלבציה תכופה, ולא חיישן "בית" זה מתפתל ומפחית את מספר הרכיבים.
• (FLT:0Simplified System Design:FLT:1 , Absolute concoders לספק ערך מיקום דיגיטלי ישיר, ביטול הצורך במערכת ספירה נפרדת. ממשקים מודרניים רבים (EnDat, BiSS) גם מעבירים נתוני אבחון וטמפרטורה, שיפור ניטור הבריאות הכללי של המערכת.
• (FLT:0) בטיחות ובטיחות פונקציונלית:FLT:1 , קודים מוחלטים רבים זמינים עם SIL (רמת אינטגריטי) הסמכה, מה שהופך אותם מתאימים ליישומים בקרת תנועה מותאמת בטיחות כגון מעלית מהירה יותר או ניטור מהירות רובוט בטוח.

חסרונות פוטנציאליים ושיקולים

• (ב) ⁇ :0) , גבוה יותר: 1FLT:1 , קודים מוחלטים הם בדרך כלל יקר יותר מאשר קודים של פתרון דומה, במיוחד ביישומים נמוכים.
• (FLT:0) מורכבות של אי-ההטמעה: FIRLT:1) ממשקים סידוריים או מקבילים דורשים קנונית מתאימה, סיום, ופרוטוקול טיפול בקרים ישנים עשויים לדרוש מודולים ממשק.
• (FLT:0) הגבלת פתרונות ב-Moderal Encoders:BuildFLT:1) עבור יישומים הדורשים פתרון ליניארי תת-מיקרוני, קודים אופטיים נדרשים בדרך כלל.
• (FLT:0) רגישות של קודרים אופטיים: FLT:1 אבק, שמן ו condensation יכול להתפשר על הביצועים של קודרים אופטיים אלא אם כן הם מכוונים היטב מהנדסים חייבים להעריך את הסביבה התפעולית בזהירות.
• (FLT:0) דרישות מהותיות בעיצובים רב-הההה: ⁇ FLT ( 1:1) מקודמות גדולות יותר משתמשים בדלפק מגיבוי סוללות כדי לעקוב אחר מהפכה.סוללה זו חייבת להיות מוחלפת מעת לעת; אחרת, נתוני מיקום אבודים.

שילוב ושיקולי תכנון מערכת

[הדגשה המוחלטת] במערכת בקרת תנועה מחייבת תשומת לב זהירה לפרוטוקול התקשורת, ממשק חשמלי, וההרכב המכני ביותר מקודמים מוחלטים מודרניים תומכים במחסנים תעשייתיים או ממשקים סידוריים ייעודיים.ה-FLT:0SSI (Synchronous Serial Interface)FLT:1 הוא פרוטוקול פשוט, נתמך נרחב שעובד היטב על פני מרחקים קצרים.

שיקולים של Wiring כוללים הגנה בכבלים, התנגדות סיום על קווי RS-422, ואיכות אספקת חשמל. הרבה קודרים מוחלטים לקבל טווח רחב של מתח היצע (למשל, 5 עד 30 VDC) וכוללים הגנה לאחור ועומס יתר.עבור ריצות כבלים ארוכות (מעל 50 מטרים), פרוטוקולים סידוריים סידוריים שונים כמו SSI מועדפים על פני תפוקה חד-צדדית.

על העליה המכנית למזער עומסים טוריים ולמנוע אי-ציות. Encoders צריך להיות יחד עם הפיר באמצעות הפיכה פעמונים גמישים או מחברים אחרים שטרם סלחניים עדיין.ביישומים תנועה ליניארית, סולם הקודש וראש קורא חייב להיות בדיוק יישר בהתאם למפרטים של היצרן כדי להשיג דיוק מדורג.

גורמים סביבתיים כגון טמפרטורה, לחות, הלם וטטיטציה חייבים להיות מוערכים נגד דירוג IP של קודר ו תאימות חומרית. עבור סביבות כביסה, דיור פלדה אלד ציפויים עמידים קורוזיה זמינים.

מגמות עתידיות ופיתוח

שוק הקודים המוחלט ממשיך להתפתח, מונע על ידי דרישות לרזולוציה גבוהה יותר, גודל קטן יותר ופונקציונליות חכמה יותר (FLT:0-reרזולוציה אופטית רזולוציה גבוהה יותר) באמצעות דרישות הדמיה מתקדמת וטכניקות של מזהמים עכשיו להשיג 30 סיביות או 31 סיביות החלטה אחת לאחור, פתיחת אפשרויות חדשות בהילוך אולטרה-קדם-דיוק עבור האתוגרפיה והמטרופולין.

(FLT:0)IO-LinkearFLT:1 הופך לממשק פופולרי עבור קודים פשוטים יותר, המאפשר שילוב Plug-and-play וגישה לנתונים אבחון באמצעות פרוטוקול תעשייתי סטנדרטי. בהקשר של IoT תעשייתי, מקודדים עם מעקב במצב משולב יכולים לדווח על רטט, טמפרטורה, שעות הפעלה, המאפשר תחזוקה חיזוי.

(FLT:0) עיצובים רבים-ההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההפצה של 1) גם הם משתפרים.כמה יצרנים מציעים כעת קודקודים עם שני אלמנטים רגישים (אופטימיים ומגנטיים) בדיור אחד ליישומים פונקציונליים.

לבסוף, הרחבתם של ה-FLT:0 (cobotics) ושיתוף פעולה אנושי-רובוטים 1FLT:1 היא דרישה לקודמים מוחלטים עם מומנט מובנה וכוח חישה, המאפשר אינטראקציה בטוחה ואינטואיטיבית רבים כבר משתמשים קודים מוחלטים בכל מפרק כדי לאפשר ניטור ישיר ומאובטח.

מסקנה

קודים מוחלטים הם טכנולוגיה קריטית להנדסה מודרנית, מתן דיוק משוב מיקום, אמינות ובטיחות כי דרישות אוטומציה מתקדמות.על ידי הבנת העקרונות - כיצד קוד דיגיטלי ייחודי נוצר נשמר ונמשך - אנשי צוות יכולים לבחור את הטכנולוגיה המתאימה לחישה (אופטימית, מגנטית או קיבולית) וממשק תקשורת עבור היישום הספציפי שלהם.