Magnētiskie kodētāji pret optiskajiem kodētājiem: galvenās atšķirības

Izvēle starp magnētisko kodētāju un optisko kodētāju ir viens no svarīgākajiem lēmumiem jebkurā kustības kontroles projektā, un inženieri kļūdās biežāk, nekā jūs varētu gaidīt. Izvēlieties nepareizu tehnoloģiju, un jūs skatāties uz priekšlaicīgām kļūmēm, dārgu dīkstāvi vai sistēmu, kas vienkārši nevar sasniegt tās precizitātes mērķus.

Šajā rokasgrāmatā ir salīdzināti magnētiskie un optiskie kodētāji no praktiskā rūpnieciskā viedokļa. Jūs sapratīsit, kā tie darbojas, kur tie darbojas vislabāk un kā izvēlēties pareizo kodētāju savai iekārtai, automatizācijas sistēmai vai OEM projektam.

Kāpēc kodētāja izvēle jūsu ierīcei ir svarīga

Kodētājs nav tikai mazs atgriezeniskās saites komponents. Tas norāda jūsu vadības sistēmai pozīciju, ātrumu vai kustības virzienu. Ja kodētāja signāls kļūst nestabils, iekārta var zaudēt pozicionēšanas precizitāti, radīt kļūdas vai pat negaidīti apstāties.

Iekārtu ražotājiem tas var kļūt par lielāku problēmu nekā pats kodētājs. Nepareiza kodētāja izvēle var izraisīt:

• Vairāk mašīnas dīkstāves
• Augstākas uzturēšanas izmaksas
• Nestabila kustību kontrole
• Pozicionēšanas kļūdas
• Īsāks kalpošanas laiks
• Vairāk pēc{0}}pārdošanas sūdzību

Kas ir magnētiskais kodētājs?

A magnētiskais kodētājsnosaka rotācijas vai lineāro pozīciju, uztverot izmaiņas magnētiskajā laukā. Galvenās sastāvdaļas ir vienkāršas: pastāvīgais magnēts (parasti cilindrisks, piestiprināts pie rotējošās vārpstas) un magnētiskais sensors, visbiežāk Hola efekta sensors vai magnetorezistīvs (MR) elements.

Vārpstai griežoties, magnētiskais lauks griežas kopā ar to. Sensors nepārtraukti nolasa mainīgo lauka sadalījumu un pārvērš to elektriskā signālā, kas atspoguļo pozīciju, ātrumu vai virzienu.

Galvenās konstrukcijas sastāvdaļas

• Pastāvīgais magnēts (piestiprināts pie vārpstas gala vai iestrādāts magnētiskajā gredzenā)
• Hall elements vai anizotrops magnetorezistīvs (AMR) / milzu magnetorezistīvs (GMR) sensors
• Signālu apstrādes IC
• Izvades interfeiss

Tā kā sensors ir pilnīgi bezkontakta, bez fiziskas saskares starp magnētu un sensoru, magnētiskajiem kodētājiem ir ilgs kalpošanas laiks, īpaši vidēs, kur putekļi, eļļa vai mitrums varētu iznīcināt optisko sistēmu.

Kas ir optiskais kodētājs?

Optiskais kodētājs nosaka pozīciju, izmantojot gaismu. Gaismas avots (LED) izstaro vai atstaro precīzi iegravētu koda riteni (sauktu arī par disku vai tīklojumu) ar caurspīdīgiem un necaurspīdīgiem segmentiem. Fotodetektoru bloks otrā pusē nolasa gaismas impulsus, kad disks griežas, pārvēršot ieslēgšanas/izslēgšanas modeli pozīcijas datos.

Pastāv divas galvenās optiskās arhitektūras:

Transmisīvs (caur-staru):Gaismas diode spīd caur diskā iegravētajiem spraugām. Tradicionāls dizains; izcila precizitāte.

Atstarojošs:LED gaisma atlec no rakstaina atstarojoša diska atpakaļ uz sensoru. Kompaktāks; arvien biežāk sastopami jaunākos dizainos.

Galvenās strukturālās sastāvdaļas

• LED gaismas avots
• Precizitātes koda ritenis (stikls, metāls vai plastmasa)
• Fotodetektoru masīvs
• Signāla kondicionēšanas shēma
• Izvades interfeiss

Kritiskais ierobežojums ir acīmredzams no apraksta: optiskajam ceļam jāpaliek skaidram. Jebkurš piesārņojums, eļļas piliens, putekļu traips vai kondensāts var pasliktināt vai sabojāt signāla integritāti.

Magnētiskie kodētāji un optiskie kodētāji: blakus{0}}salīdzinājums{1}}

Galvenā atšķirība 1: uztveršanas princips

Pirmā būtiskā atšķirība ir tā, kā abi kodētāji nosaka kustību.

Magnētiskais kodētājs nolasa magnētiskā lauka izmaiņas. Tam nav nepieciešama gaisma, lai izietu cauri tīram diskam vai svariem. Tas padara to izturīgāku pret piesārņojumu reālos rūpnieciskos apstākļos.

Optiskais kodētājs ir atkarīgs no gaismas caurlaidības vai atstarošanas. Ja putekļi, eļļa, netīrumi vai ūdens bloķē optisko ceļu, signāls var kļūt vājš vai nepareizs. Nozares atsauces bieži norāda, ka optiskie kodētāji ir neaizsargātāki pret piesārņojumu, jo tie balstās uz-no-redzes optisko sensoru.

Tīram aprīkojumam tā parasti nav problēma. Taču iekārtām, ko izmanto putekļainā, eļļainā, mitrā vai vibrējošā vidē, sensora princips kļūst ļoti svarīgs.

Galvenā atšķirība 2: precizitāte un izšķirtspēja

Optiskie kodētāji parasti piedāvā augstāku izšķirtspēju un precizitāti. Ja jūsu lietojumprogrammai ir nepieciešama ļoti smalka pozicionēšana tīrā vidē, optiskais kodētājs var būt labāka izvēle.

Magnētiskie kodētāji ne vienmēr var sasniegt augstākās kvalitātes optisko kodētāju augstāko izšķirtspēju. Tomēr mūsdienu magnētiskā kodētāja tehnoloģija ir ievērojami uzlabojusies. Daudzām rūpnieciskajām iekārtām magnētiskie kodētāji var nodrošināt pietiekamu precizitāti, vienlaikus nodrošinot labāku vides noturību.

Tātad patiesais jautājums nav vienkārši:

Kurš kodētājs ir precīzāks?

Labāks jautājums ir:

Cik liela precizitāte jums patiešām ir nepieciešama, un vai kodētājs var saglabāt šo precizitāti jūsu faktiskajā darba vidē?

Ja jūsu iekārta darbojas tīrā telpā vai precīzijas instrumentu sistēmā, var būt piemēroti optiskie kodētāji. Ja jūsu iekārta darbojas putekļu, eļļas, vibrācijas, mitruma vai temperatūras izmaiņu tuvumā, magnētiskie kodētāji var nodrošināt stabilāku ilgtermiņa darbību.

Galvenā atšķirība 3: izturība pret putekļiem, eļļu, mitrumu un vibrāciju

Šī ir viena no svarīgākajām atšķirībām rūpnieciskajiem klientiem.

Daudzas iekārtas nedarbojas ideālos laboratorijas apstākļos. Viņi var saskarties:

• Metāla putekļi
• Eļļas migla
• Smērviela
• Ūdens tvaiki
• Āra mitrums
• Šoks
• Vibrācija
• Temperatūras izmaiņas

Šādos apstākļos magnētiskajiem kodētājiem parasti ir lielāka praktiskā priekšrocība. Tā kā sensors nolasa magnētiskā lauka izmaiņas, parastais putekļu vai eļļas piesārņojums nebloķē signālu tādā pašā veidā, kā tas var ietekmēt optisko kodētāju.

Optiskie kodētāji joprojām var darboties labi, ja tie ir pareizi aizsargāti, taču piesārņojums, vibrācija un blīvējuma problēmas var palielināt signāla kļūdu vai atteices risku. Dažas kodētāja rokasgrāmatas īpaši brīdina, ka optiskā kodētāja diskus var ietekmēt vai sabojāt putekļi, gruži, vibrācija un citi vides faktori.

Iekārtu ražotājiem tas nozīmē, ka magnētiskie kodētāji var palīdzēt samazināt apkopes spiedienu un uzlabot iekārtas darbspējas laiku skarbos apstākļos.

Galvenā atšķirība 4: apkope un ilgtermiņa uzticamība

Kodētāja izvēles laikā apkope bieži tiek ignorēta, taču tai ir liela nozīme reālajā ražošanā.

Ja optiskais kodētājs kļūst netīrs, iespējams, optiskais ceļš ir jātīra. Ja tiek ietekmēts disks, sensors vai blīvējuma sistēma, iekārtai var būt nestabila atgriezeniskā saite, pozicionēšanas kļūdas vai dīkstāve.

Magnētiskajiem kodētājiem parasti ir nepieciešama mazāka apkope piesārņotā vidē. Putekļi, eļļa un mitrums, visticamāk, neļaus sensoram nolasīt magnētisko rakstu. Tas var būt noderīgi mašīnām, kurām ir grūti piekļūt, kuras ir uzstādītas ārpus telpām vai kuras paredzēts ilgstoši darbināt ar ierobežotu apkopi.

OEM ražotājiem tas ir svarīgi arī tāpēc, ka galalietotājiem rūp iekārtu uzticamība. Izturīgāks kodētājs var palīdzēt samazināt pēcpārdošanas-problēmas un uzlabot klientu uzticību jūsu aprīkojumam.

Galvenā atšķirība 5: izmaksas un kopējās īpašumtiesību izmaksas

Salīdzinot magnētiskos kodētājus ar optiskajiem kodētājiem, salīdziniet ne tikai vienības cenu.

Optiskais kodētājs var būt rentabls{0}}tīrā un vienkāršā lietojumprogrammā. Bet, ja jūsu vide ir skarba, jums var būt nepieciešams papildu blīvējums, īpaša aizsardzība, rūpīgāka uzstādīšana vai regulāra apkope. Šīs papildu izmaksas var palielināt kopējās īpašumtiesību izmaksas.

Magnētiskais kodētājs var būt vērtīgāks, ja jūsu prioritāte ir stabila veiktspēja, mazāka apkope un ilgāks kalpošanas laiks sarežģītos apstākļos.

Rūpnieciskajiem klientiem faktiskās izmaksas ietver:

• Kodētāja iegādes izmaksas
• Uzstādīšanas izmaksas
• Aizsardzības konstrukcijas izmaksas
• Uzturēšanas izmaksas
• Dīkstāves izmaksas
• Aizstāšanas izmaksas
• Pēc-pārdošanas pakalpojumu izmaksas

Ja kodētāja kļūme aptur iekārtu vai ražošanas līniju, dīkstāves izmaksas var būt daudz augstākas nekā paša sensora izmaksas.
 

Kuras lietojumprogrammas ir piemērotas katrai tehnoloģijai?

Dažādas lietojumprogrammas izvirza dažādas prasības kodētāja precizitātei, izturībai, blīvēšanai un apkopei, tāpēc pareizā izvēle ir atkarīga no jūsu darba vides, iekārtas struktūras un ilgtermiņa uzticamības prasībām.

Izvēlieties magnētiskos kodētājus, kad

Vidēm, piemēram, tērauda rūpnīcām, papīra rūpnīcām un kokmateriālu pārstrādes rūpnīcām, bieži ir raksturīga pastāvīga vibrācija, temperatūras svārstības, putekļi un smērvielas. Šādos iestatījumos šeit optisko kodētāju sistēmām būtu nepieciešama bieža nomaiņa, savukārt magnētiskie kodētāji droši nodrošina pozīcijas un ātruma atgriezenisko saiti.
 

Mobilais un āra aprīkojums

Mašīnas, piemēram, lauksaimniecības iekārtas, celtniecības transportlīdzekļi, celtņi un vēja turbīnas, bieži darbojas ekstremālos laikapstākļos, un tām ir jāiztur dubļu, mitruma un trieciena slodzes. Šiem lietojumiem IP67/IP68 aizsardzības pakāpe un vibrācijas izturība, ko piedāvā magnētiskie kodētāji, nav tikai izvēles līdzekļi, bet arī būtiskas, neapspriežamas prasības.
 

Automobiļu un elektrisko transportlīdzekļu sistēmas

Mūsdienās vairāk nekā 35% moderno automobiļu lietojumprogrammu ir ietverti magnētiskie kodētāji pozīcijas{1}noteikšanas funkcijām. Elektrisko transportlīdzekļu (EV) sektorā magnētiskajiem kodētājiem ir dominējoša loma palīgsistēmās, un to lietojumi svārstās no akumulatora vadības un droseles stāvokļa noteikšanas līdz stūres leņķa mērīšanai un motora komutācijas kontrolei (jo īpaši sistēmās, kur robustums ir prioritāte pār absolūtu precizitāti).
 

Robotika (locītavu izpildmehānismi)

Sadarbības roboti un rūpnieciskās robotizētās rokas gūst ievērojamu labumu no magnētisko kodētāju kompaktā formas faktora un augstās uzticamības, padarot tos īpaši piemērotus savienojuma izpildmehānismiem, kas darbojas ar lielu slodzi un zemu rotācijas ātrumu.

Liftu un HVAC sistēmas

Ņemot vērā ārkārtīgi augstās prasības attiecībā uz produkta ilgmūžību šajos lietojumos, kas bieži vien ir saistīta ar putekļainu mehānisko telpu vidi un nepieciešamību nodrošināt uzticamu pozīcijas atgriezenisko saiti plašā temperatūras diapazonā, magnētisko kodētāju risinājumi ir kļuvuši par vēlamo izvēli.

Pārtikas un dzērienu apstrāde

Prasīgās vidēs, kurās nepieciešama regulāra augsta{0}spiediena ūdens mazgāšana un tīrīšana ar dezinfekcijas ķimikālijām, sensori ar IP68 aizsardzības pakāpi ir obligāti. Magnētiskie kodētāji pilnībā spēj risināt problēmas, ko rada šāda darbības vide.
 

Optiskie kodētāji ir jāizmanto tālāk norādītajās situācijās

Optiskie kodētāji ir labāka izvēle, ja jūsu lietojumprogrammai ir nepieciešama ārkārtīgi augsta izšķirtspēja, precīza atkārtojamība un stabila darbība tīrā, labi aizsargātā{0}}vidē.

CNC darbgaldi un apstrādes centri

Precīzai kontūru apstrādei nepieciešama augsta izšķirtspēja un augsta atkārtojamība. Optiskie kodētāji, kas uzstādīti uz lineārām un rotējošām asīm, nodrošina pozicionēšanas precizitāti, kas nepieciešama precīzas pielaides apstrādei, ja darbgalda noslēgtā vide pienācīgi aizsargā kodētāju.

Pusvadītāju ražošana

Vafeļu apstrādei, litogrāfijas posmiem un pārbaudes sistēmām ir nepieciešama zem{0}}mikronu pozicionēšanas precizitāte. Tikai optiskie kodētāji (un dažos īpašos gadījumos kapacitatīvie kodētāji) var atbilst šīm specifikācijām.

Lāzera griešanas un drukāšanas sistēmas

Liela{0}}ātruma, augstas{1}}izšķirtspējas ceļa izsekošanas iespējas ir atkarīgas no atgriezeniskās saites izšķirtspējas, ko nodrošina optiskie kodētāji.

Medicīniskās attēlveidošanas un laboratorijas instrumenti

Tīrā un kontrolētā vidē CT skeneri, MRI portālceltņi un laboratorijas automatizācijas iekārtas var pilnībā izmantot optisko kodētāju sniegtās precizitātes priekšrocības. Šādās vidēs piesārņotāju iekļūšana parasti nav problēma.

Servo motora atsauksmes tīrās automatizācijas vidēs

Iepakošanas iekārtas, elektroniskās montāžas iekārtas un farmācijas automatizācijas sistēmas šajās tīrajās vidēs, optisko kodētāju nodrošinātā augstā izšķirtspēja palīdz uzlabot cikla laika precizitāti un galaprodukta kvalitāti.
 

Vai nepieciešama palīdzība, izvēloties pareizo magnētisko kodētāju?

Pareizā kodētāja izvēle ir atkarīga no jūsu darba vides, uzstādīšanas vietas, precizitātes prasībām, signāla izvades, kustības veida un iekārtas struktūras.

Ja jūsu aprīkojums darbojas putekļainos, mitros, eļļainos, vibrējošos vai āra apstākļos, GME var palīdzēt novērtēt piemērotu magnētiskā kodētāja risinājumu. Mēs varam atbalstīt magnētiskos kodētājus, magnētiskos svarus, magnētiskos gredzenus, sensoru saskaņošanu un pielāgotus dizainus rūpnieciskiem lietojumiem.

Kopīgojiet ar mums savu pieteikumu, instalācijas rasējumu, nepieciešamo precizitāti, signāla izvadi un darba apstākļus. Mūsu komanda palīdzēs jums ieteikt praktisku magnētiskā kodētāja risinājumu jūsu projektam.

Secinājums

Gan magnētiskie, gan optiskie kodētāji tiek plaši izmantoti pozīcijas, ātruma un kustības atgriezeniskajai saitei. Pareizā izvēle ir atkarīga no jūsu pieteikuma.

Optiskie kodētāji ir laba izvēle, ja jūsu aprīkojums darbojas tīrā vidē un prasa ļoti augstu izšķirtspēju. Magnētiskie kodētāji bieži ir piemērotāki, ja jūsu iekārta ir pakļauta putekļiem, eļļai, mitrumam, vibrācijai, triecienam vai āra iedarbībai.

Rūpniecisko iekārtu ražotājiem uzticamība bieži vien ir svarīgāka par teorētisko izšķirtspēju. Magnētiskais kodētājs var palīdzēt samazināt apkopi, uzlabot darbības laiku un nodrošināt stabilu atgriezenisko saiti sarežģītās vidēs.

Ja izstrādājat mašīnu vai automatizācijas sistēmu skarbiem rūpniecības apstākļiem, magnētiskie kodētāji var piedāvāt praktiskāku un uzticamāku ilgtermiņa risinājumu.