Энкодер на валу двигателя

Применение
Энкодеры применяются как основные датчики обратной связи для управления двигателем. Существует несколько технологий конструирования энкодеров. Часто применяются магнитные и оптические.
Магнитные энкодера состоят из датчика, работающего на основе эффекта Холла, и вращающегося диска на валу двигателя; на диске по кругу расположены магниты. При каждом обращении вала магниты проходят мимо датчика Холла, в результате чего на линии энкодера регистрируются импульсы.

Оптические энкодеры используют секторный диск с темными и светлыми участками в комбинации со светодиодом и фотодиодом. Фотодиод улавливает отраженный свет при прохождении светлого участка диска и не улавливает при прохождении темного участка диска.
Энкодеры обычно прикрепляются непосредственно к валу двигателя, поэтому разрешающая способность энкодера очень высока по сравнению с более медленной скоростью вращения на оси колеса.

Пример расчета точности оптического энкодера (крепление на валу колеса):

Диск энкодера имеет 20 отверстий и энкодер регистрирует 20 импульсов за один оборот вала ( соответственно 40 делений). Диаметр колеса D=65 мм. Один импульс соответствует 9 градусам (360/40). Пройденное расстояние за один импульс рассчитывается по формуле длина окружность (240 мм) деленная на 40 и составляет 5 мм. Погрешность составляет 9-18 градусов и соответственно 5-10 мм

Пример расчета точности оптического энкодера (крепление на валу мотора):

Диск энкодера имеет 20 отверстий и энкодер регистрирует 20 импульсов за один оборот вала ( соответственно 40 делений). Передаточное отношение редуктора составляет 100:1 между мотором и колесом, разрешающая способность энкодера составляет 1600 импульсов на один оборот колеса. В разы повышается точность, но увеличивается скорость считывания импульсов.
Магнитные и оптические энкодеры называются инкрементальными, поскольку они лишь подсчитывают количество сегментов, пройденных с определенного начального момента. Эти энкодеры не определяют абсолютного положения вала двигателя.
С помощью энкодеров можно не только вычислять пройденное расстояние, но и, определив изменение энкодера за единицу времени, вычислить угловую скорость вращения вала мотора.

Программа энкодера

Для более точного перемещения используют цикл управления с обратной связью: