Kruhová mřížka momentového motoru s přímým pohonem

Kruhové (úhlové*) kodéry lze použít na široké škále strojů a zařízení. Rotační enkodér se skládá z čtecí hlavy pro měření polohy a přesné stupnice vyryté na válcovém nebo kotoučovém povrchu otočného enkodéru. Čtecí hlava měří polohu optickým snímáním pravidelně rozmístěných značek na stupnici a přenáší ji jako analogový nebo digitální signál z této informace. Následně je signál převeden na odečet polohy přes digitální displej (DRO) nebo pohybový ovladač.

Přesný rotační pohyb je vyžadován mnoha moderními automatizačními systémy, jako jsou rotační předlisy typu computer-to-plate (CTP), obráběcí stroje osy A, B a C, stroje pro povrchovou montáž, systémy měření tvaru, manipulační a kontrolní zařízení, a goniometry. Různé aplikace vyžadují různé kombinace výkonu a funkcí kodéru pro optimalizaci jejich funkčnosti – některé vyžadují přesnost, zatímco jiné vyžadují opakovatelnost, vysoké rozlišení nebo nízkou cyklickou chybu pro řízení rychlostní smyčky. Výběr kodéru, který nabízí nejlepší rovnováhu mezi technickými specifikacemi a funkčností, je náročný a jen málo kodérů splňuje všechny požadavky.

Přesné řízení pohybu závisí na přesnosti a dynamické odezvě systému. Přesné měření polohy je důležité, ale systém nebude správně fungovat bez přesné kontroly polohy. Rotační motory s přímým pohonem nebo momentové motory nabízejí vysoký točivý moment a přesné servo řízení ve velmi malém úhlovém rozsahu. Vzhledem k tomu, že zátěž je připojena přímo k hnacímu motoru, není třeba instalovat komponenty převodovky, které mohou způsobit vůli, hysterezi, chyby převodu nebo natažení řemenu, což má za následek vynikající dynamickou odezvu. Zatímco bezrámová konstrukce motorů s velkým vrtáním momentu nemá k dispozici zřejmou spojku pro montáž hřídelového snímače, kruhový snímač poskytuje jednoduché řešení. Kromě toho může být rotační kodér pevně spojen s hnacím motorem jako zátěž, čímž se eliminují zbytečné mezery v systému. V každém měřicím nebo řídicím systému je žádoucí mít enkodér co nejblíže hnacímu motoru, což pomáhá minimalizovat potenciální rezonance hřídele, které ovlivňují výkon serva, zvláště když se zvětšuje šířka pásma serva.

Rotační enkodéry jsou vynikajícím řešením pro poskytování přesné zpětné vazby úhlové polohy. Stejně jako u výběru motoru, výběr správného rotačního enkodéru vyžaduje pochopení faktorů, které ovlivňují přesnost enkodéru, a dobré porozumění tomu, jak překonat výkonnostní nedostatky na základě skutečných specifikací. Při výběru otočného kodéru je rozumné kromě přesnosti a rozlišení vzít v úvahu řadu parametrů, jako je rychlost přenosu dat, velikost systému, složitost a cena. Lineární mřížky dnes dokážou měřit s přesností a rozlišením desítek nanometrů, rotační mřížky dokážou měřit do rohu vteřiny. Desetník sekundy je velmi malý úhel:
• Lze jej vyjádřit jako úhel odpovídající délce oblouku 1 μm při poloměru 206.25 mm.
• Lze jej vyjádřit jako úhel mezi vzdáleností 30 m na povrchu a středem Země.
• Rychlost přenosu dat je 1.3 MHz při 1 ot./min.

Při určování požadovaného výkonu měření je užitečné vzít v úvahu přesnost, rozlišení a opakovatelnost:
Pro aplikace s vysokými požadavky na reprodukovatelnost (např. snímací zařízení) jsou opakované dorazy systému ve stejné poloze počítání mřížky důležitější než přesnost jednotlivých úhlů stolu.
Pro nepřetržitý plynulý pohyb neumožňuje zvolené rozlišení a přesnost kodéru vznik chyb jitteru v rámci šířky pásma řídicího serva.
Pro pomalu se pohybující zařízení, jako jsou astronomické dalekohledy, je přesná měření úhlu důležitější než maximální přenosová rychlost systému.
U vysokorychlostních systémů může být nutné provést kompromis mezi rychlostí a přesností polohování: Mřížky s tlustou roztečí (méně dílků) jsou vhodné pro vysoké přenosové rychlosti, ale mřížky s jemnou roztečí (více dílků) mají obvykle nižší chyby dělení.