Датчик угла поворота (сокр. ДУП ), также энкодер (от англ. encoder — кодирующее устройство) — измерительный преобразователь угла поворота вращающегося объекта (например, вала ) в цифровые или аналоговые сигналы , которые позволяют определить угол его поворота.

Датчики угла поворота имеют множество применений:

• в промышленности (в частности в сервоприводах );
• в робототехнике ;
• в автомобилестроении (например, для определения угла поворота рулевого колеса );
• в компьютерной технике (для определения угла поворота колеса компьютерной мыши ) и т. п.

Виды

ДУП подразделяются:

• по способу выдачи информации на накапливающие ( инкрементные ) и абсолютные (позиционные);
• по принципу действия — на оптические , резистивные , магнитные , индуктивные , механические ;
• по допустимому углу поворота вала — на ДУП с ограниченным диапазоном работы и ДУП с неограниченным диапазоном работы.

Накапливающие и абсолютные датчики угла поворота

Накапливающие ДУП , на выходе формируют импульсы, по которым принимающее устройство определяет текущее положение вала путём подсчёта числа импульсов счётчиком. Сразу же после включения накапливающего ДУПа положение вала неизвестно. Для привязки системы отсчёта к началу отсчёта накапливающие датчики имеют нулевые (референтные) метки, через которые нужно пройти после включения оборудования.
К недостаткам такого типа датчиков угла положения также относится то, что невозможно определить пропуск импульсов от ДУПа по каким-либо причинам. Это приводит к определения угла поворота вала до тех пор, пока не будет пройдена нуль-метка. Для определения направления вращения применяются два измерительных канала («синусный» и «косинусный»), в которых идентичные последовательности импульсов ( меандр ) сдвинуты на 90° относительно друг друга.

Абсолютные ДУП выдают на выходе сигналы, которые можно однозначно интерпретировать как угол поворота вала датчика угла. Датчики угла этого типа не требуют привязки системы отсчёта к какому-либо нулевому положению.

Оптические датчики угла поворота

Оптические ДУП имеют жёстко закреплённый на валу стеклянный диск с оптическим растром . При вращении вала растр перемещается относительно неподвижного растра, при этом модулируется световой поток, принимаемый фотодатчиком. Абсолютные оптические датчики угла — это датчики угла поворота, в которых каждому положению вала соответствует цифровой выходной код, который наряду с числом оборотов является основным рабочим параметром датчика. Абсолютные оптические ДУП, так же как и накапливающие, считывают и фиксируют параметры вращения оптического диска.

Магнитные датчики угла поворота

Магнитные ДУП регистрируют прохождение магнитных полюсов вращающегося магнитного элемента непосредственно вблизи чувствительного элемента, преобразуя эти данные в соответствующий цифровой код или сигнал.

Механические и оптические ДУП с последовательным выходом

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.

Основным недостатком механического ДУПа является дребезг контактов , который может приводить к неправильному подсчёту и определению направления вращения. Оптические и магнитные ДУП лишены данного эффекта.

См. также

• Датчик положения ротора
• Электронный счётчик импульсов
• Индуктивный преобразователь
• Инклинометр

Ссылки

• Крауиньш Дмитрий Петрович . // Томский политехнический университет . Кафедра «Автоматизация и роботизация в машиностроении »
• Жуков Р. В. Методы оценки положения тела в пространстве. ФГБУ ВПО " МГТУ им. Баумана "