Een multi-turn rotary encoder is een precisie-elektromechanische sensor die niet alleen de hoekpositie van een as kan meten binnen een enkele beurt (0 ° tot 360 °),maar ook het cumulatieve aantal volledige rotaties metenEen enkeldraaicoder stelt zijn output bij elke omwenteling opnieuw in, terwijl een multi-draaicoder anders is omdat hij zowel de absolute hoekpositie als het totale aantal rotaties kan geven,een nauwkeurige positiefeedback over een groter bewegingsbereik mogelijk maken.
In geavanceerde toepassingen voor bewegingscontrole is het vastleggen van slechts één 360°-ashoek niet voldoende om een betrouwbare systeembewaking te bereiken.Wanneer de rotatiebeweging mechanisch gekoppeld is aan een lineaire verplaatsingIn de eerste plaats is het belangrijk om de totale omwentelingen te volgen, zoals bij versnellingssystemen of grote apparatuur.het garanderen van nauwkeurige synchronisatie en besturing van complexe elektromechanische systemenDit artikel bespreekt in meer detail de multi-turn encoder, met inbegrip van het werkingsprincipe, gebruiksscenario's en andere integratieoverwegingen.
De functies en voordelen van multi-turn encoders
De software volgt de rotatie van de gehele as door te controleren wanneer de single coil-encoder van 359 ° naar 0 ° wordt omgedraaid.Omschrijving van de steekproef, stroomonderbrekingen, communicatiefouten en zelfs lawaai veroorzaakt door trillingen kunnen allemaal leiden tot asynchrone rotatiesnelheden.Snel omkeren in de buurt van de 0 ° / 360 ° grens verwarren vaak de flip detectie logicaZelfs met uitgebreide filtering en algoritme aanpassingen, zijn op software gebaseerde oplossingen nog steeds vatbaar voor nauwkeurigheidsverlies.
De absolute encoder met meerdere beurten lost deze uitdagingen op hardwareniveau op door twee belangrijke functies te integreren:met een resolutie van een enkele draai met een fijne hoek en een ingebouwde tachometer voor het volgen van de volledige rotatiesnelheid van de asDe hoek wordt meestal met behulp van capacitieve, magnetische of optische sensortechnologie gemeten, terwijl de tachometer de hoekgegevens synchroon bijwerkt.Deze combinatie zorgt voor ware absolute multi-turn posities zonder afhankelijk te zijn van externe flipper logica om robuuste en foutvrije feedback te bieden.
De tachometer zelf kan op verschillende manieren worden geïmplementeerd.terwijl digitale implementaties afhankelijk zijn van continue elektriciteit. The latter usually requires careful system design to maintain the continuity of the power supply (usually through backup batteries or software safeguards) in order to keep a record of the number of revolutions during power outages.
Hoe om te gaan met multi turn encoders bij opstarten
Een grote uitdaging bij het ontwerp van multi-turn encoders is het beheer van het vermogen bij reset, omdat het verliezen van opgeslagen beurten de absolute positiegegevens kan beïnvloeden.Mensen gebruiken meestal verschillende technieken om dit probleem te verlichten.:
Oorsprong- of limietschakelaarreferentie - Wanneer het wordt geactiveerd, stuurt het systeem het mechanisme naar een vooraf gedefinieerd referentiepunt en herinitialiseert het de positie van de encoder.
Save Last Known Value - Als er een host controller of niet-vluchtig geheugen is, kan het systeem de laatste geregistreerde hoek en omwentelingen opslaan voordat het wordt uitgeschakeld.zolang de as niet beweegt tijdens de stilstandsperiode, worden deze waarden opnieuw toegepast.
Mechanische schachtvergrendeling - Tijdens geplande uitschakelingen of ultra lage stroomtoestanden kan de schacht fysiek worden vergrendeld om rotatie te voorkomen.een naadloos herstel bereikenDeze methode is met name geschikt voor draagbare of batterijbesturing.
Herinitialisatie van de systeemlaag - Voor toepassingen die een paar ronden kunnen verliezen, hoeft het systeem alleen bij opstarten opnieuw te worden ingesteld en gekalibreerd met behulp van externe sensoren of veilige standaardtoestanden.Dit vermindert de complexiteit, maar geldt alleen voor toepassingen voor feedback van niet-kritieke posities.
Voor toepassingen die geen verlies van omwentelingen kunnen accepteren bij een stroomstoring, zijn geïntegreerde back-upbatterijen een van de meest betrouwbare oplossingen.Deze methode is niet gebaseerd op externe herkalibratiemethoden of hulpsensoren., zodat de encoder ook na korte of langdurige stroomonderbrekingen kan blijven draaien.
Vanuit het oogpunt van het energieverbruik is het juist hier dat de keuze van de technologie belangrijk wordt.Het bedrijfsvermogen van capacitieve encoders (zoals de AMT-serie van Same Sky) is meestal slechts ~ 80 mW, waardoor ze zeer efficiënt zijn voor ingebedde en op batterijen aangedreven ontwerpen.en langdurige ondersteuning kan worden bereikt zonder overmatige batterijcapaciteit.
Daarentegen varieert het stroomverbruik van magnetische encoders doorgaans van 150 tot 500 mW, terwijl voor optische encoders in hoge resolutie- of LED-systemen doorgaans 200 mW tot meer dan 1 W nodig is.Dit efficiëntievoordeel maakt capacitieve encoders zeer aantrekkelijk in omgevingen met beperkt vermogen, waar elke milliwatt cruciaal is.