Программа Энкодер

Программа Энкодер предназначена для измерения относительного положения (перемещения), скорости и направления перемещения при помощи оптических датчиков угловых или линейных перемещений (энкодеров), подключенных к входным каналам АЦП. Программа Энкодер порождает виртуальные каналы перемещения и скорости перемещения. Эти каналы доступны для последующего анализа другими программами из состава ZETLAB.

• Исследование неравномерности и скорости перемещения

  Программа Энкодер может создавать виртуальные каналы — сигналы скорости и перемещения, которые будут доступны в других программах ZETLAB. Например, их можно просмотреть на осциллографе. Данные в этих виртуальных каналах идут в темпе обработки каждого импульса без усреднения. Это позволяет исследовать не только перемещение и скорость перемещения, но и их неравномерность. При включении энкодера совместно с другими датчиками, например, давления или температуры, данные с этих датчиков и данные перемещения и скорости перемещения идут синхронно с точностью до одного импульса энкодера.

• Вычисление абсолютного положения

  Программа Энкодер позволяет вычислять абсолютное положение, при подключении к измерительному прибору канала нулевой метки энкодера. Каждый раз, при прохождении нулевой метки пары светодиод-фототранзистор происходит обнуление на графическом индикаторе измеренных показаний перемещения. Например, это удобно при измерении линейных перемещений, при которых происходит возвратно-поступательное перемещение. Установив нулевую метку посередине можно измерять перемещение в ту или другую сторону относительно установленной нулевой метки.

• Анализ крутильных колебаний

  При использовании программы Энкодер совместно с программами из состава ZETLAB и датчиками угловых перемещений, можно проводить анализ крутильных колебаний и использовать эту аппаратуру для замены торсиографов.

Программа Энкодер может создавать виртуальные каналы — сигналы скорости и перемещения, которые будут доступны в других программах ZETLAB. Например, их можно просмотреть на осциллографе. Данные в этих виртуальных каналах идут в темпе обработки каждого импульса без усреднения. Это позволяет исследовать не только перемещение и скорость перемещения, но и их неравномерность. При включении энкодера совместно с другими датчиками, например, давления или температуры, данные с этих датчиков и данные перемещения и скорости перемещения идут синхронно с точностью до одного импульса энкодера.

Программа Энкодер позволяет вычислять абсолютное положение, при подключении к измерительному прибору канала нулевой метки энкодера. Каждый раз, при прохождении нулевой метки пары светодиод-фототранзистор происходит обнуление на графическом индикаторе измеренных показаний перемещения. Например, это удобно при измерении линейных перемещений, при которых происходит возвратно-поступательное перемещение. Установив нулевую метку посередине можно измерять перемещение в ту или другую сторону относительно установленной нулевой метки.

При использовании программы Энкодер совместно с программами из состава ZETLAB и датчиками угловых перемещений, можно проводить анализ крутильных колебаний и использовать эту аппаратуру для замены торсиографов.

На индикаторе Энкодера отображаются измеренные угловое или линейное перемещение (положение) и скорость перемещения. В зависимости от поставленной задачи перемещение измеряется в указанных единицах измерения, а скорость перемещения в единицах измерения в секунду.

Разрешение инкрементальных энкодеров определяется количеством импульсов за один оборот (pulsesperrevolution, ppr). В программе выбирается необходимое количество меток в установленную единицу измерения. Например, инкрементальный энкодер углового перемещения имеет 1080 меток на один оборот, соответственно 3 метки на один градус поворота. Необходимо измерять положение энкодера в градусах с точность измерения в один градус.

Для этого в программе выбирается единица измерения – градусы (гр.), а в поле Разрешение устанавливается 3 (три метки на один градус поворота энкодера).

В программе Энкодер можно задать верхний и нижний уровни сигнала (вручную, либо включив автоматическое определение). Верхний и нижний порог устанавливается для исключения ложных срабатываний при измерении перемещения. Определить максимальный и минимальный уровень сигнала по каналу, к которому подключен энкодер, можно, например, запустив программу Многоканальный осциллограф, выбрав этот канал, и по осциллограмме оценив эти уровни.

Также в программе предусмотрен графический индикатор, который показывает интегральный уровень сигнала и при превышении максимально допустимого уровня, перегрузку канала энкодера.

Программа Энкодер предназначена для работы с каналами, которые являются выходными сигналами датчиков линейных и угловых перемещений.

На базе оптических датчиков создаются датчики линейных и угловых перемещений. Точность таких датчиков может быть от 1 мкм до 1 мм при длине измерительной базы от 8 мм до 3 м. Датчики угловых перемещений могут иметь от 100 до 10000 маркеров на один оборот, т.е. разрешение может быть от нескольких градусов до 5 минут.

Оптическая технология предложила ряд классических способов для построения энкодера — датчика представляющего информацию о движении, положении или направлении либо непосредственно в цифровой форме (абсолютные энкодеры), либо генерирующего последовательность импульсов (инкрементальные энкодеры).

Далее в описании программы Энкодер речь пойдет только об инкрементальных энкодерах, так как программа Энкодер построена для работы только с таким типом этих датчиков. Принцип работы инкрементальных энкодеров проиллюстрирован на рисунке ниже. Оптический энкодер состоит из тонкого оптического диска и стационарного блока — измерительной головки, включающей в себя источник света и фотодетектор. Оптический диск содержит поверхность из прозрачных и непрозрачных участков. Маркерами могут быть, например, отверстия в металлическом листе или метки на стеклянном диске. При вращении диска, в зависимости от его типа, маркеры пропускают или перекрывают луч света, направленный от светового источника к фотоприемнику.

Фотодетектор генерирует сигнал с частотой, равной частоте следования кодовых элементов в цифровой форме или аналоговый импульсный сигнал, который также может быть усилен и оцифрован. При добавлении второй пары светодиод-фототранзистор с угловым смещением относительно первой, соответствующим четверти периода сигнала, может быть получена вторая последовательность импульсов — канал Б с фазовым смещением относительно канала А на 90°. Инкрементальный энкодер, который использует два оптических канала, позволяет одновременно удваивать разрешение при измерении положения и скорости и определять направление. Третий канал используется для привязки к начальной отметке (метка 0).

Для измерения перемещения (положения) и скорости перемещения необходимо в программе Диспетчер устройств ZET настроить параметры каналов, к которым подключен энкодер. Параметры измерительных каналов должны быть настроены относительно измерения напряжения, как показано на рисунке ниже (названия каналов задаются пользователем произвольно):

Для питания датчиков можно использовать выход встроенного генератора (при условии комплектации встроенным генератором) в режиме генерирования синусоидального сигнала с постоянным смещением нуля 5 В или внешний источник питания 5 В:

На рисунке ниже показаны осциллограммы сигналов, поступающих от датчика углового перемещения. На верхней осциллограмме показан сигнал канала А энкодера (фаза А), на средней – канал В (фаза Б), на нижней – сигнал нулевой метки (метка 0):

Входными данными программы Энкодер являются цифровые данные канала сервера ZETLAB.

Программа Энкодер входит в состав следующего ПО:

• ZETLAB ANALIZ — программное обеспечение, поставляемое с анализаторами спектра;
• ZETLAB VIBRO — программное обеспечение, поставляемое с системой управления вибростендами;
• ZETLAB TENZO — программное обеспечение, поставляемое с тензостанциями;
• ZETLAB SEISMO — программное обеспечение, поставляемое с сейсмостанциями;
• ZETLAB NOISE — программное обеспечение, поставляемое с виброметром-шумомером;

Энкодер  входит в группу программ Измерение:

Входные

• Канал А — канал фазы А;
• Канал Б — канал фазы Б;
• Канал Б — включение канала фазы Б;
• Метка — канал метки;
• Метка — включение и выключение канала метки;
• Сброс — сброс всех значений в ноль.

Выходные

• Канал x — канал перемещения;
• Канал V — канал скорости.

Общие свойства (окружение)

• Приведены по данной ссылке.

Частные свойства (в скобках значение, установленное по умолчанию):

• channelA_name — имя канала измерений фазы А;
• channelB_name — имя канала измерений фазы Б;
• channelLabel_name — имя канала измерений метки;
• channelB_enable (true) — включение/выключение канала фазы Б;
• channelLabel_enable (true) — включение/выключение канала метки;
• channelPath_enable (true) — включение/выключение виртуального канала перемещений;
• channelSpeed_enable (true) — включение/выключение виртуального канала скорости;
• units (мм) — выбор единицы измерения:
  • мм — миллиметр;
  • см — сантиметр;
  • м — метр;
  • градус — градус;
  • оборот — оборот.
• resolution (250) — разрешающая способность энкодера (задается в метках на единицу измерения);
• Level_autoSet (true) — включение/выключение автоматической установки порога;
• Level_low (-2000.000000) — нижний порог (в единицах измерения канала);
• Level_hight (2000.000000) — верхний порог (в единицах измерения канала);
• Invertion (false) — инверсия направления перемещения (необходимое условие — включенная фаза Б).

При использовании компонента в сценарии и программируемом компоненте (скрипте) необходимо учитывать диапазоны значений подаваемых на входные ножки компонента, диапазоны значений свойств компонента, а также диапазоны значений параметров методов компонента.

Входные

• Канал А — канал, к которому подключается фаза (канал) А (от 0 до (количество каналов — 1)).
• Канал Б — канал, к которому подключается фаза (канал) Б (от 0 до (количество каналов — 1)).
• Метка — канал, к которому подключается канал метки (от 0 до (количество каналов — 1)).

Общие свойства (окружение)

• Приведены по данной ссылке.

Частные свойства (в скобках значение, установленное по умолчанию):

• BSTR channelA_name — установка и чтение имени канала измерений фазы А (строка);
• BSTR channelB_name — установка и чтение имени канала измерений фазы Б (строка);
• BSTR channelLabel_name — установка и чтение имени канала измерений метки (строка);
• VARIANT_BOOL channelB_enable — установка и чтение включения канала фазы Б:
  • true — включен канал фазы Б;
  • false — выключен канал фазы Б.
• VARIANT_BOOL channelLabel_enable — установка и чтение включения канала метки:
  • true — включен канал метки;
  • false — выключен канал метки.
• VARIANT_BOOL channelPath_enable — установка и чтение включения виртуального канала перемещения:
  • true — включен виртуальный канал перемещения;
  • false — выключен виртуальный канал перемещения.
• VARIANT_BOOL channelSpeed_enable — установка и чтение включения виртуального канала скорости:
  • true — включен виртуальный канал скорости;
  • false — выключен виртуальный канал скорости.
• BSTR units — установка и чтение выбора единицы измерения: мм; см; м; градус; оборот (строка).
• LONG resolution — установка и чтение разрешающей способности, которая задается в метках на единицу измерения;
• VARIANT_BOOL Level_autoSet — установка и чтение включения-выключения автоматической установки порога:
  • true — включена автоматическая установка порога;
  • false — выключена автоматическая установка порога (ручной режим).
• FLOAT Level_low — установка и чтение нижнего порога в единицах измерения канала (число);
• FLOAT Level_hight — установка и чтение верхнего порога в единицах измерения канала (число);
• VARIANT_BOOL Invertion — установка и чтение инвертирования направления перемещения (работает при включенной фазе Б):
  • true — включено инвертирование направления перемещения;
  • false — выключено инвертирование направления перемещения.

Однооборотными ( Single - Turn ) датчиками называются датчики, которые выдают абсолютное значения в пределах одного оборота, т.е. в радиусе 360°. После одного оборота код является полностью пройденным и начинается опять с его начального значения. Эти датчики служат, преимущественно, для измерения угла поворота и применяются, например, в антенных системах, эксцентричных коленчатых прессах и т.д.

Линейные перемещения предполагают необходимым применение измерительной системы с n -количеством оборотов. Например, при линейных приводах или при задачах измерения с помощью зубчатой измерительной штанги, применение однооборотных датчиков является неприемлемым. В этом случае приходят на помощь датчики, где дополнительно к измерению угла поворота в пределах одного оборота также происходит регистрация количества оборотов с помощью дополнительно встроенного передаточного механизма, т.е. своего рода редуктора из нескольких кодовых оптических дисков, образуя, таким образом, многооборотный энкодер ( Multi - Turn ).

Оптические энкодеры имеют жёстко и закреплённый соосно валу стеклянный диск с прецизионной оптической шкалой. При вращении объекта оптопара считывает информацию, а электроника преобразовывает её в последовательность дискретных электрических импульсов. Абсолютные оптические энкодеры — это датчики угла поворота, где каждому положению вала соответствует уникальный цифровой выходной код, который наряду с числом оборотов является основным рабочим параметром датчика. Абсолютные оптические энкодеры, так же как и инкрементальные энкодеры, считывают и фиксируют параметры вращения оптического диска.

Магнитные энкодеры с высокой точностью регистрируют прохождение магнитных полюсов вращающегося магнитного элемента непосредственно вблизи чувствительного элемента, преобразуя эти данные в соответствующий цифровой код.

Содержат диск из диэлектрика или стекла с нанесёнными выпуклыми, проводящими или непрозрачными участками. Считывание абсолютного угла поворота диска производится линейкой переключателей или контактов в случае механической схемы и линейкой оптронов в случае оптической. Выходные сигналы представляют собой код Грея, позволяющий избавиться от неоднозначности интерпретации сигнала.

Кликните здесь, чтобы добавить текст