Энкодеры Fenac для российских сервоприводов

В статье представлены энкодеры Fenac, которые взаимозаменяемы с приборами многих европейских брендов и являются оптимальным выбором для российских производителей сервоприводов. Перечислены особенности отдельных серий данной линейки: программируемых энкодеров FNCP 58S, энкодеров серии FHD H100 для суровых условий эксплуатации и других приборов.

ООО «ИНЕЛСО», г. Санкт-Петербург

скачать pdf >>

Широкое внедрение автоматизированных систем и роботизированной техники закономерно приводит к развитию рынка датчиков перемещения – энкодеров, которые являются одним из основных компонентов сервоприводов, а значит, и роботизированных производственных линий, конвейеров, лифтового оборудования, буровых установок, автономных роботов, обслуживающих складские помещения, и множества других современных систем. Однако притом что на мировом рынке немало производителей энкодеров, а также другой сервоприводной техники, большинство из них находятся в недружественных для России странах. 

Разработка и производство угловых и линейных датчиков положения, перемещения и скорости – главное направление деятельности компании Fenac, поэтому в ее каталоге представлен широкий перечень энкодеров, созданных с применением разных технологий. Энкодеры Fenac оснащены наиболее востребованными выходными интерфейсами. Благодаря этому заказчик может не только подобрать прибор, подходящий для его системы, но и заменить отказавший энкодер любого производителя, не теряя времени на доработку системы.

Рассмотрим подробней типы датчиков положения, представленных в линейке Fenac.

Типы энкодеров Fenac

По общему принципу работы энкодеры подразделяются на два основных ти­па: инкрементальные и абсолютные. Название «инкрементальный» произошло от increment – «увеличение», в случае с энкодером подразумевается пошаговое увеличение измеряемой величины. Если инкрементальный энкодер является круговым, он генерирует выходной сигнал при повороте ва­ла на определенный угол: чем больше сигналов за один оборот, тем вы­ше разрешение энкодера. У линейного инкрементального энкодера сигнал генерируется при перемещении на определенное расстояние, причем это расстояние может достигать нескольких субмикрометров. Таким образом, инкрементальный энкодер, фиксируя пошаговое перемещение объекта, генерирует последовательность импульсов – аналоговых или цифровых в зависимости от модели.

Абсолютный энкодер определяет положение объекта мгновенно, а не поэтапно. С выхода абсолютного энкодера снимается сигнал (цифровой или аналоговый), соответствующий текущему положению ва­ла, в том числе в состоянии покоя. Зачастую для не­го применяется высокочастотный микроконтроллер и другая электроника. Это более дорогое и сложное устройство, которое используется, например, в беспилотных летательных аппаратах или промышленных роботах.

Абсолютные энкодеры Fenac оснащены выходными интерфейсами SSI/BISS, CANopen, Profinet. Инкрементальные датчики могут иметь разное количество каналов: один (А), два (А и В), которые смещены относительно друг друга на 90° для определения направления движения, или три: третий канал Z снабжен референтной меткой, которая используется для определения точки отсчета при включении датчика (ведь при выключении питания инкрементальный энкодер обнуляет свои показания). Дополнительно могут быть предусмотрены дифференциальные сигналы /A, /B, /Z для обнаружения ошибок в выходном сигнале и защиты от помех.

Как абсолютные, так и инкрементальные энкодеры можно разделить на разные ти­пы по способу считывания информации. Большая часть таких исполнений представлена в каталоге Fenac: здесь можно найти индуктивные, магнитные и оптические, лазерные и тросовые энкодеры, дальномеры и потенциометры. Рассмотрим три из них.

Оптический энкодер преобразует угол поворота в электрический сигнал с помощью устройства, работающего на просвет. Для этого напротив контролируемого объекта, допустим, электродвигателя, на жестко закрепленный с этим двигателем вал, устанавливается прозрачный диск с нанесенным изображением – шкалой. Диск расположен между источником и приемником света. Если оптический датчик инкрементальный, то на его выходе при вращении ва­ла создается последовательность импульсов, которая соответствует углу поворота и скорости вращения ва­ла. Но если усложнить шкалу, использовать несколько источников и приемников света, несколько механически связанных дисков, то можно будет получать более точные результаты измерения и определять положение ва­ла в состоянии покоя. В таком случае оптический энкодер будет считаться абсолютным.

Другой распространенный тип энкодеров – магнитные – используют для преобразования магнитные эффекты Холла или Виганда, обладают более простым устройством и высокой прочностью, чем оптические датчики, а также более низкой себестоимостью.

Индуктивные энкодеры преобразуют угол поворота и положение ва­ла в электрический сигнал с помощью соответственно индуктивных технологий.

Энкодеры, выходной сигнал которых повторяется после полного оборота ва­ла, называются однооборотными, а те, которые подсчитывают количество совершенных полных оборотов ва­ла, – многооборотными.

В линейке энкодеров Fenac наряду с общепромышленными исполнениями представлены модели для применения в неблагоприятных условиях. Так, имеются датчики в высокопрочном корпусе, для установки на оборудование, генерирующее вибрацию и удары. Предлагаются модели со степенью защиты от пы­ли и влаги IP65…IP69, устойчивые к загрязнением. Эти характеристики очень востребованы в агрессивной промышленной среде, а большую часть энкодеров Fenac составляют как раз приборы для промышленных применений.

Важную роль в системах промышленной автоматизации играет конструктивное исполнение приборов, определяющее особенности установки и монтажа. Энкодеры ­Fenac могут иметь сплошные или полые ва­лы, а также прижимные или квадратные фланцы, серво‑, синхро- или тахофланцы. Диаметр инкрементальных энкодеров Fenac со сплошными и полыми валами может составлять 16…115 мм, диаметр самих входных валов – 4…45 мм. Разрешение, максимальная скорость вращения вала и прочие характеристики, а также взаимозаменяемость данных моделей с аналогами других брендов указаны в таблицах 1 и 2.

Таблица 1. Технические характеристики инкрементальных энкодеров с цельным валом (увеличить изображение)

Таблица 2. Технические характеристики инкрементальных энкодеров с полым валом (увеличить изображение)

¹ Совместимы с энкодерами Baumer, Contrinex, Elcis, Eltra, Nemicon, Quantrum Devices, SELET, Sumtak, W+S Mebsystem, Wachendorff.

² Совместимы с энкодерами Baumer, Hengstler, Koyo, Tamagava, W+S Mebsystem.

³ Совместимы с энкодерами Autonics, Baumer Thalheim, Bei, Eltra, Global Enkoder, Heidenhain, Hengstler, Hohner, Kubler, Leine Linde, Lika, Sick, Siemens.

⁴ Совместимы с энкодерами Baumer, Baumer Ivo, Baumer Thalheim, Dynapar, Elcis, Eltra, Hengstler, Leine Linde, Lenord Bauer, Posital, Sick.

⁵ Совместимы с энкодерами Baumer, Bei, Eltra, Heidehain, Ist, Leine Linde, Leine Linde Heavyduty, Lika, Pepperl+Fuchs, SICK, Tamagava.

⁶ Совместимы с энкодерами Baumer, Eltra, Kubler, Wachendorff.

⁷ Совместимы с энкодерами Baumer Thalheim.

⁸ Совместимы с энкодерами Baumer Thalheim, Hubner.

Особенности отдельных серий

Чтобы показать особенности данных решений, рассмотрим несколько примеров.

Так, инновационную разработку представляют собой программируемые энкодеры FNCP 58S (рис. 1). Они выполнены в корпусе диаметром 58 мм с сервофланцем. Оснащены оптическими или магнитными преобразовательными механизмами, первые обеспечивают разрешение до 100 тыс. ppr, вторые – 65 536 ppr. По запросу заказчика разрешение приборов может быть увеличено вплоть до 2 млн ppr.

Рис. 1. Инкрементальный программируемый энкодер серии FNCP 58S

Другая серия инкрементальных энкодеров, FHD H100, разработана для суровых условий эксплуатации (рис. 2). Эти модели снабжены усиленной конструкцией корпуса и механизма, 100‑миллиметровым фланцем и могут иметь разрешение в диапазоне от 1000 до 10 000 ppr. Для передачи измеренных значений применяется интерфейс RS‑422 или выход push-pull. FHD H100 оснащены полым или коническим входным валом, который выдерживает нагрузку до 400 Н. Отметим, что энкодеры серии FHD H100 взаимозаменяемы с приборами Baumer и Leine Linde.

Рис. 2. Инкрементальный энкодер FHD H100 для суровых условий эксплуатации

В линейке абсолютных энкодеров Fenac представлены оптические, магнитные и индуктивные преобразователи положения. Для каждой серии данной линейки предусмотрен стандартный диаметр фланца. В частности, серия FNC AS27S имеет фланец диаметром 27 мм; серии FNC AS36S/B/E и FNC AC36S/B/E – 36 мм; серии FNC AS50B/H и FNC APA 50B – 50 мм; FNC AS58S/B/E, FNC AC58S/B/E/H, FNC ASS 58B/S, FNC AC458B и FNC AS458B – 58 мм, а FNC ASM80H – 80 мм.

Абсолютный энкодер FNC AS36S (рис. 3) оснащен корпусом диаметром 40 мм с прижимным либо сервофланцем диаметром 36 мм. Его разрешение в однооборотном режиме составляет до 21 бит, в многооборотном – 32 бит. Передача данных в управляющую систему осуществляется по последовательному синхронному интерфейсу (SSI) или BiSS.

Рис. 3. Абсолютный энкодер серии FNC AS36S

Абсолютные энкодеры FNC APA 50B имеют параллельный интерфейс и разрешение 12 бит. Оснащены серво‑ или прижимным фланцем.
Среди абсолютных энкодеров с аналоговым выходом можно назвать серии FNC MT 50B/E/S и FNC MT 58B/E/S – программируемые устройства с диаметром фланца соответственно 50 мм и 58 мм.

Интересны также бесподшипниковые магнитные энкодеры семейств FNC MAR3015/5535, MRR, MBI44, MBI50, FNC MBI58, FNC MAR13555, которыми можно заменить магнитные датчики производства RLS (Renishaw).

Некоторые серии энкодеров Fenac выпускается в двух версиях: инкрементальной и абсолютной. Например, к их числу относятся бесподшипниковые энкодеры FNC MAR3015/5535, MRR, MBI44, MBI50, FNC MBI58 и FNC MAR13555. Также оба исполнения представлены в серии FHD H75 (рис. 4), включающей энкодеры с полным валом, созданные для применения на объектах черной металлургии, подъемных кранах, ветряных электрогенераторах и в других сферах, сопряженных с тяжелыми условиями эксплуатации. Эти энкодеры оснащены ударостойким стальным корпусом и способны выдержать большой диапазон температур. Исполнение FHD AS H75 (абсолютные энкодеры) могут иметь магнитное или оптическое измерительное устройство, разрешение 21 бит и работают в однооборотном режиме. Для подключения к системе служит интерфейс RS‑422/485, клеммная коробка или встроенный кабель. Энкодеры серии FHD H75 имеют 75‑миллиметровый фланец и вал диаметром 8–26 мм.

Рис. 4. Абсолютный энкодер FHD H75 для тяжелых условий эксплуатации

Следует отметить, что ряд абсолютных энкодеров Fenac снабжен интерфейсным модулем для подключения к промышленным шинам Profibus, CANоpen или BiSS: к ним относятся, например, выполненные в популярном форм-факторе 58 мм энкодеры семейства FNC AC58B.

Среди интересных энкодеров Fenac упомянем и семейство миниатюрных абсолютных магнитных энкодеров FNC F08 AS с внешним диаметром 8 мм и разрешением до 14 бит. Интерфейс – SSI или BiSS.

Опубликовано_в журнале ИСУП № 2(104)_2023

О. Л. Комарова, 
руководитель отдела маркетинга,
ООО «ИНЕЛСО», г. Санкт-Петербург,
тел.: +7 (812) 628‑0016,
e-mail: sales@inelso.ru

Иллюстрации предоставлены компанией ООО «ИНЕЛСО»