Виды энкодеров: краткий обзор

29.12.2025

При повороте вала каждая метка на диске вызывает срабатывание приемника, в результате получается серия электрических импульсов на выходе. Количество импульсов за один оборот — ключевая характеристика.

Два датчика (A и B) расположены таким образом, что их сигналы сдвинуты на 90° друг относительно друга. Это и есть квадратурный выход. Если сначала срабатывает датчик A, а потом B, значит, вал крутится по часовой стрелке. Когда наоборот, то против часовой стрелки. Так система дополнительно понимает, куда движется вал, чтобы не пришлось ставить еще и датчик направления.

Один раз за полный оборот диск формирует особый импульс (канал Z). Он нужен, чтобы привязать подсчет импульсов к реальной позиции, восстановить положение после отключения питания.

В итоге вал начинает вращаться, датчики A и B выдают серию импульсов, контроллер считывает количество, последовательность, ждет импульс Z для синхронизации.
Плюсы: нет сложной электроники, высокая разрешающая способность.

Этот датчик сразу выдает уникальный цифровой код для каждого положения вала без подсчета импульсов и обновления при старте. В основе — диск (или магнитное кольцо) с многозарядной кодовой шкалой. При повороте вала считывающий элемент (оптический, магнитный или емкостный) снимает комбинацию меток и формирует готовый код положения. Контроллер получает его напрямую.

Ключевые преимущества:

• сохранение позиции при отключении питания, что критически важно для лифтов, кранов, роботов, станков с ЧПУ;
• нет необходимости в проведении начальной калибровки, это исключает какие-либо ошибки при перезапуске оборудования;
• высокая помехоустойчивость;
• поддержка сложных протоколов для интеграции в современные системы управления;
• высокая точность и разрешение (до 16-23 бит на оборот);
• надежность, возможность применения в тяжелых условиях (магнитные и индуктивные модели устойчивы к пыли, влаге, вибрации).

Абсолютные энкодеры используются тогда, когда нельзя терять позицию при отключении электропитания, недопустимы простои на калибровку, нужна повышенная точность и помехозащищенность.

В основе — стеклянный или металлический диск с высокоточными метками, который с одной стороны имеет источник света (светодиод), а с другой — линейку фотодатчиков. При вращении диска метки перекрывают световой поток, формируют импульсы.

Что обеспечивает высокую точность:

1. Микроскопические метки, поэтому шаг между ними может составлять единицы микрометров. Это дает разрешение до 23 бит.
2. Оптическая развязка. Отсутствие механического контакта между диском и датчиком исключает износ, люфт, за счет чего точность работы сохраняется годами.
3. Квадратурный выход (A/B). Фазовый сдвиг на 90° между каналами позволяет определить направление вращения, повышает эффективное разрешение.

Где критически важна оптическая точность: это станки с ЧПУ премиум-класса, астрономические телескопы, испытательные стенды, медицинское оборудование и т. д.

Рассмотрим основные разновидности:

1. Магнитные. Считывание положения происходит через изменение магнитного поля от многополюсного кольца. Датчики фиксируют чередование полюсов.
2. Индуктивные. Принцип: измерение изменения индуктивности/емкости осуществляется между ротором и статором при вращении.
3. Магниторезистивные и GMR-энкодеры. Используются материалы с высокой чувствительностью к магнитному полю. Суть работы основана на магниторезистивном эффекте.
4. Вихретоковые. Осуществляется регистрация изменений вихревых токов в проводящем роторе при его вращении относительно катушки.

Бесконтактные энкодеры используют там, где оптические не справляются со сложными условиями эксплуатации. Это загрязненные, влажные среды, высокие вибрации, удары, экстремальные температуры, необходимость компактности и низкой стоимости. Для прецизионных задач по-прежнему лидируют оптические модели.

Датчик дает «сырые» сигналы, а система управления превращает их в точные данные о положении, скорости, направлении с помощью аппаратных и программных методов.

Как это работает:

1. Сигнал поступает с энкодера.
2. Происходит очистка. Сигналы усиливаются, убираются помехи, приводятся к стандартизированному уровню.
3. Преобразование в «цифры» (если это нужно). Когда применяется аналоговый энкодер, то сигнал оцифровывается с помощью аналого-цифрового преобразователя.
4. Подсчет и анализ (программная часть). Контроллер считывает импульсы (для инкрементальных моделей), определяет направление по каналам А/B, находит ноль по импульсу Z, считает скорость, фильтрует ошибки.
5. Передача в систему управления. Обработанные данные идут в привод, чтобы скорректировать положение вала, на панель оператора для отображения координат или в логи (журнал) с целью диагностики, архивации. Для связи используются разные интерфейсы.

Сигналы обрабатываются очень быстро — в режиме реального времени.

Это «органы чувств» автоматизированных систем, поскольку сообщают, где и как движется механизм.

Основные сферы:

• станкостроение, металлообработка;
• робототехника;
• манипуляторы;
• конвейерные и упаковочные линии;
• лифты, подъемное оборудование;
• строительная, карьерная техника;
• энергетика;
• медицинское оборудование;
• складская, логистическая спецтехника;
• пищевая, фармацевтическая промышленность;
• сервоприводы, электродвигатели.

Применение таких устройств позволяет снизить количество брака, минимизировать ручной труд, спрогнозировать поломки.

Рекомендуется учитывать следующие факторы:

1. Принцип работы. Оптические модели идеальны для чистых помещений, задач, где важна высокая точность. Магнитные устройства хорошо подходят для запыленных, влажных сред и частых перепадов температуры, а индуктивные — устойчивы к тяжелым рабочим условиям и повышенным нагрузкам.
2. Точность, разрешение. Для простых механизмов, конвейеров, складского оборудования достаточно 100-500 импульсов на оборот, а для упаковочных линий, легкой промышленности — 1000-5000. Для высокоточных систем лучше выбрать датчики от 10.000 импульсов на оборот и выше.
3. Условия эксплуатации. Важно определить диапазон температуры, при котором энкодер будет стабильно работать, а также уровень защиты от пыли, влаги, оценить устойчивость к вибрациям, ударам (для уличного оборудования или агрессивной среды).
4. Совместимость с системой управления. Правильный выбор интерфейса обеспечивает корректную работу и передачу данных без потерь.

Важно покупать приборы с хорошей совместимостью, возможностью модернизации, чтобы учесть потенциальное будущее обновление.

Это важный этап, от которого напрямую зависит качественное функционирование промышленных установок, техники, автоматизированного производства и других систем.

Основные шаги интеграции:

1. Выбор типа энкодера, при этом стоит проверить требования к разрешению, диапазону работы и прочие базовые характеристики.
2. Оценка совместимости системы. Следует убедиться, что приборы поддерживают нужный интерфейс и могут взаимодействовать с используемыми контроллерами и ПЛК (программируемыми логическими контроллерами). Также нужно проверить соответствие напряжения электропитания.
3. Установка. Энкодер фиксируется на валу двигателя, редуктора или другого устройства, при этом необходимо обеспечить жесткое соединение без какого-либо люфта и скольжения. После этого следует правильно подключить питание, сигнальные кабели.
4. Настройка параметров. В программном обеспечении контроллера или ПЛК нужно указать тип энкодера и его основные характеристики, после чего настроить рабочие параметры с выходными сигналами, задать требуемые режимы эксплуатации.
5. Тестирование функционирования прибора. Необходимо запустить функции тестирования в ПО контроллера, чтобы проверить корректность всех настроек.

Интеграция требует тщательного выбора устройства, правильной установки и настройки, а также последующей отладки системы.

Можно выделить несколько распространенных вариантов:

1. Неправильный выбор типа энкодера.
2. Ошибки монтажа. Например, недостаточная жесткость фиксации может вызвать вибрации и ухудшение сигналов, а неправильное подключение разъемов приведет к пропуску импульсов.
3. Несовместимость с системой управления. Неподходящий выходной сигнал, превышение максимальной частоты импульсов для приемного устройства, несоответствие напряжения питания — все это вызовет проблемы.
4. Пренебрежение экранированием и заземлением, особенно зоне сильных электромагнитных помех.
5. Работа за пределами допустимого температурного диапазона, что может спровоцировать преждевременный выход из строя.
6. Игнорирование калибровки и техобслуживания. Важно проводить периодическую проверку точности устройства, особенно после ремонта.
7. Отсутствие защиты от перегрузок. Механические и электрические перегрузки без должной защиты негативно скажутся на функционировании прибора.

Если правильно выбрать и установить энкодер, то система будет работать стабильно, без нареканий. Чтобы разобраться в огромном количестве моделей, данных, купить преобразователи давления и прочие устройства напрямую от производителя, обращайтесь за помощью к специалистам компании «Техноимпорт». Контакты указаны на сайте.