Potenciometras ir rotacinis kodavimo įrenginys: skirtumai, veikimo principai, tipai ir pritaikymas

Potenciometrai ir rotaciniai kodavimo įrenginiai yra plačiai naudojami prietaisai, skirti padėties ir judėjimo elektroninėse sistemose nustatyti. Nors abu mechaninį judesį paverčia elektriniais signalais, jie labai skiriasi signalo tipu, tikslumu, ilgaamžiškumu ir integracija. Šiame straipsnyje paaiškinama, kaip veikia kiekvienas įrenginys, palyginama jų struktūra ir savybės bei paaiškinama, kur kiekviena parinktis yra tinkamiausia.

Potenciometro apžvalga

Potenciometras yra kintamasis rezistorius, kurio varža keičiasi judant velenui ar slankikliui. Šis pakeitimas dažniausiai naudojamas kintamai įtampai, kuri atspindi grandinės padėtį arba nustatymą, sukurti. Potenciometrai yra tiek analoginės, tiek skaitmeninės formos, o skaitmeninės versijos valdomos elektroniniu būdu, kad imituotų analoginį elgesį.

Kas yra rotacinis kodavimo įrenginys?

Rotacinis kodavimo įrenginys yra jutiklis, kuris nustato veleno sukimąsi ir paverčia jį elektriniais signalais. Šie signalai, paprastai skaitmeniniai impulsai arba padėties kodai, leidžia sistemai nustatyti sukimosi kryptį, greitį ir santykinę arba absoliučią padėtį.

Potenciometrų ir rotacinių kodavimo įrenginių veikimo principas

Potenciometrai ir rotaciniai kodavimo įrenginiai matuoja judesį, tačiau jie veikia naudodami skirtingus vidinius mechanizmus, kurie tiesiogiai veikia jų signalo tipą, tikslumą, ilgaamžiškumą ir ilgalaikį patikimumą. Šie skirtumai atsiranda dėl to, kaip kiekvienas įrenginys yra sukonstruotas ir kaip judesys paverčiamas elektros išvestimi.

Potenciometrai

Potenciometras veikia kaip padėties jutiklis, naudodamas varžinį elementą ir judantį valytuvą. Kai velenas ar slankiklis juda, valytuvas juda varžiniu takeliu, keisdamas varžą tarp gnybtų. Daugelyje grandinių šis varžos pokytis paverčiamas kintančia analogine įtampa, kuri atspindi padėtį arba lygį.

Kadangi išėjimas yra analoginis ir priklauso nuo fizinio kontakto, potenciometrai yra jautresni elektros triukšmui, temperatūros pokyčiams ir laipsniškam varžinio paviršiaus nusidėvėjimui laikui bėgant.

Rotaciniai kodavimo įrenginiai

Rotacinis kodavimo įrenginys aptinka veleno judėjimą naudodamas vidinius jutimo elementus, o ne varžinį kontaktą. Kai velenas sukasi, kodavimo įrenginys paverčia judesį skaitmenine išvestimi impulsų arba koduotų padėties verčių pavidalu. Tai leidžia skaitmeninėms sistemoms nuosekliai sekti judėjimą, kryptį ir greitį.

Rotaciniai kodavimo įrenginiai paprastai turi rotorių, statorių, jutimo elementą ir signalo apdorojimo grandinę. Daugelyje konstrukcijų naudojamas optinis arba magnetinis jutiklis, kuris leidžia išvengti slydimo elektrinių kontaktų ir žymiai sumažina mechaninį nusidėvėjimą.

Dėl skaitmeninės išvesties ir bekontakčio konstrukcijos rotaciniai kodavimo įrenginiai užtikrina stabilius signalus, didesnį patvarumą ir geresnį našumą programose, kurioms reikalingas tikslus judesio sekimas.

Kodavimo ir potenciometro funkcijų palyginimas

Potenciometrų ir rotacinių kodavimo įrenginių tipai

Potenciometrų tipai

• Sukamieji potenciometrai – naudokite pasukimo rankenėlę su fiksuotu pradžios ir pabaigos tašku, dažniausiai naudojamą garsumo ar lygio valdymui

• Slydimo potenciometrai – naudokite tiesius judesius, o ne sukimąsi, todėl padėtį lengva pamatyti iš pirmo žvilgsnio

• Linijiniai kūginiai potenciometrai – tolygiai keičia pasipriešinimą, kai velenas ar slankiklis juda, todėl galima nuspėjamai valdyti

• Logaritminiai kūginiai potenciometrai – keičia varžą netolygiai, todėl galima tiksliau valdyti esant žemesniems nustatymams

• Kelių posūkių potenciometrai – reikia kelių pilnų apsisukimų, kad būtų galima judėti per visą pasipriešinimo diapazoną, todėl galima tiksliai reguliuoti ir sumažinti nusidėvėjimą

Rotacinių kodavimo įrenginių tipai

• Tachometro tipo kodavimo įrenginiai – generuoja impulsinius signalus, rodančius sukimosi greitį arba bendrą judėjimą

• Inkrementiniai (kvadratiniai) kodavimo įrenginiai – sukuria du fazinius signalus, leidžiančius sekti kryptį ir santykinę padėtį

• Inkrementiniai kodavimo įrenginiai su rodykle arba mygtuku – turi atskaitos impulsą arba mygtuką, skirtą padėties nustatymui arba vartotojo įvesties nustatymui

• Absoliutūs kodavimo įrenginiai – suteikia unikalų skaitmeninį kodą kiekvienai veleno padėčiai, išlaikant padėtį net ir nutrūkus galiai

• Kelių posūkių absoliutūs kodavimo įrenginiai – seka padėtį per kelis pilnus apsisukimus, išsaugant tikslią vietą išplėstiniame judėjimo diapazone

Potenciometrų ir rotacinių kodavimo įrenginių taikymas

Potenciometro programos

• Rankinio valdymo įėjimai, kuriems reikalingas sklandus ir nepertraukiamas analoginis lygis

• Garso lygio ir balanso reguliavimas, kai reikia palaipsniui keisti

• Vidutinio tikslumo padėties nustatymas be sudėtingo signalo apdorojimo

• Kalibravimo ir derinimo funkcijos naudojant apdailos potenciometrus tiksliam nustatymui

Rotacinio kodavimo programos

• Judesio valdymo sistemos, kurios remiasi skaitmeniniais grįžtamojo ryšio signalais

• Judančių komponentų greičio ir sukimosi krypties stebėjimas

• Vartotojo sąsajos su nesibaigiančiu sukimu, kad būtų išvengta fizinių galinių sustojimų

• Impulsų skaičiavimo ir koduojamos padėties sistemos, kurioms reikalingas tikslus skaitmeninis sekimas

Išvada

Potenciometrai ir rotaciniai kodavimo įrenginiai tarnauja panašiems tikslams, tačiau veikia skirtingais principais, kurie turi įtakos našumui ir patikimumui. Potenciometrai siūlo paprastą, nebrangų analoginį valdymą, o kodavimo įrenginiai užtikrina tikslų ir patvarų skaitmeninį grįžtamąjį ryšį. Suprasdami jų darbo metodus, struktūras ir apribojimus, lengviau pasirinkti tinkamą įrenginį konkrečiai programai ir užtikrinti stabilų, ilgalaikį veikimą.

Dažnai užduodami klausimai [DUK]

Ar rotacinis kodavimo įrenginys gali pakeisti potenciometrą esamose grandinėse?

Taip, bet ne tiesiogiai. Rotaciniai kodavimo įrenginiai išveda skaitmeninius signalus, o potenciometrai - analoginę įtampą. Norint pakeisti potenciometrą kodavimo įrenginiu, paprastai reikia papildomo signalo apdorojimo, pvz., mikrovaldiklio arba dekodavimo grandinės, kad būtų galima interpretuoti impulsus ir paversti juos tinkamomis valdymo vertėmis.

Kodėl rotaciniai kodavimo įrenginiai tarnauja ilgiau nei potenciometrai?

Dauguma rotacinių kodavimo įrenginių naudoja bekontakčius jutimo metodus, tokius kaip optinis arba magnetinis aptikimas, kurie išvengia fizinio nusidėvėjimo. Potenciometrai remiasi valytuvu, slystančiu varžiniu bėgiu, sukeldamas laipsnišką mechaninį nusidėvėjimą, kuris laikui bėgant sutrumpina tarnavimo laiką.

Ar rotaciniams kodavimo įrenginiams reikia programinės įrangos, kad jie tinkamai veiktų?

Daugeliu atvejų taip. Inkrementiniams rotaciniams kodavimo įrenginiams reikalinga programinė įranga arba loginės grandinės, kad būtų galima skaičiuoti impulsus, nustatyti kryptį ir kelio padėtį. Potenciometrams paprastai nereikia programinės įrangos, nes jų analoginę įtampą galima nuskaityti tiesiogiai analoginiais įėjimais.

Ar potenciometrus veikia temperatūros pokyčiai?

Taip. Temperatūros svyravimai gali šiek tiek pakeisti vidinio takelio varžą, o tai gali sukelti išėjimo poslinkį. Dėl to potenciometrai yra mažiau stabilūs aplinkoje, kurioje yra platus temperatūrų diapazonas, palyginti su skaitmeniniais kodavimo įrenginiais.

Kas atsitiks, jei naudojant rotacinį kodavimo įrenginį prarandama maitinimas?

Inkrementiniai kodavimo įrenginiai praranda padėties informaciją, kai atjungiamas maitinimas, nebent padėtis saugoma išorėje. Absoliutūs kodavimo įrenginiai išsaugo padėties duomenis viduje ir gali pranešti apie teisingą padėtį iškart po to, kai atkuriamas maitinimas.