Назначение и описание программы Энкодер

Назначение программы

Программа Энкодер предназначена для измерения относительного положения (перемещения), скорости и направления перемещения при помощи оптических датчиков угловых или линейных перемещений (энкодеров), подключенных к входным каналам АЦП. Программа Энкодер порождает виртуальные каналы перемещения и скорости перемещения. Эти каналы доступны для последующего анализа другими программами из состава ZETLab.
На базе оптических датчиков создаются датчики линейных и угловых перемещений. Точность таких датчиков может быть от 1 мкм до 1 мм при длине измерительной базы от 8 мм до 3 м. Датчики угловых перемещений могут иметь от 100 до 10000 маркеров на один оборот, т.е. разрешение может быть от нескольких градусов до 5 минут.
Оптическая технология предложила ряд классических способов для построения энкодера-датчика представляющего информацию о движении, положении или направлении либо непосредственно в цифровой форме (абсолютные энкодеры), либо генерирующего последовательность импульсов (инкрементальные энкодеры).

Далее в описании программы Энкодер речь пойдет только об инкрементальных энкодерах, так как программа Энкодер построена для работы только с таким типом этих датчиков.

Оптический энкодер состоит из тонкого оптического диска и стационарного блока измерительной головки, включающей в себя источник света и фотодетектор. Оптический диск содержит поверхность из прозрачных и непрозрачных участков. Маркерами могут быть, например, отверстия в металлическом листе или метки на стеклянном диске. При вращении диска, в зависимости от его типа, маркеры пропускают или перекрывают луч света, направленный от светового источника к фотоприемнику.

Фотодетектор генерирует сигнал с частотой, равной частоте следования кодовых элементов в цифровой форме или аналоговый импульсный сигнал, который также может быть усилен и оцифрован. При добавлении второй пары светодиодфототранзистор с угловым смещением относительно первой, соответствующим четверти периода сигнала, может быть получена вторая последовательность импульсов - канал Б с фазовым смещением относительно канала А на 90°. Инкрементальный энкодер, который использует два оптических канала, позволяет одновременно удваивать разрешение при измерении положения и скорости и определять направление. Третий канал используется для привязки к начальной отметке (метка «0»).

Описание программы

Примечание: программу Энкодер можно запустить непосредственно из рабочей директории ZETLab (по умолчанию: c:\ZETLab\). Имя запускаемого файла: Encoder.exe

В левой верхней части рабочего окна программы Энкодер расположен графический индикатор, в котором отображаются измеренные угловое или линейное перемещение (положение) и скорость перемещения, информация о которых поступает с выбранного (выбранных) канала. В зависимости от поставленной задачи перемещение измеряется в указанных единицах измерения, а скорость перемещения в единицах измерения в секунду. Например, для измерения перемещение в миллиметрах необходимо в списке Единица измерения (список описывается ниже) указать единицу измерения миллиметры (мм), после этого перемещение на графическом индикаторе будет отображаться в мм, а скорость перемещения в мм/с (миллиметров в секунду).

В списке, расположенном справа от надписи Единица измерения, выбирается либо вводится с клавиатуры единица измерения, в которой будет отображаться сигнал по выбранному каналу. Для выбора необходимой единицы измерения необходимо нажать левой кнопкой «мыши» на кнопку списка, и, в раскрывшемся списке, выбрать нужную единицу измерения. Если в списке нет необходимой единицы измерения, то, нажав правой клавишей «мыши» на поле списка, с клавиатуры ввести требуемую единицу измерения.

Разрешение инкрементальных энкодеров определяется количеством импульсов за один оборот (pulses per revolution, ppr). В списке, расположенном справа от надписи Разрешение меток/е.и., выбирается необходимое количество меток в установленную единицу измерения. Например, инкрементальный энкодер углового перемещения имеет 1080 меток на один оборот, соответственно 3 метки на один градус поворота. Необходимо измерять положение энкодера в градусах с точность измерения в один градус. Для этого, в списке Единица измерения выбирается единица измерения – градусы (гр.), а в списке Разрешение меток/е.и. устанавливается 3 (три метки на один градус поворота энкодера). Устанавливается необходимое разрешение нажатием левой кнопки «мыши» по кнопкам списка разрешения, либо, нажав левой кнопкой «мыши» по полю списка разрешения, прокрутив ролик «мыши», либо, нажав левой кнопкой «мыши» по полю списка разрешения, ввести значение с клавиатуры и нажать клавишу .
Под полем списка Разрешение меток/е.и. располагается кнопка Сброс, нажатие которой приводит к обнулению значения перемещения (положения).

Флажки Перемещение и Скорость, расположенные справа от графического индикатора, разрешают включение/выключение виртуальных каналов Перемещение и Скорость, порождаемых программой Энкодер. Эти каналы доступны для последующего анализа другими программами. Установленные флажки – виртуальные каналы включены, снятые – выключены. Данные в этих виртуальных каналах идут в темпе обработки каждого импульса без усреднения. Это позволяет исследовать не только перемещение и скорость перемещения, но и их неравномерность. При включении энкодера совместно с другими датчиками, например, давления или температуры, данные с этих датчиков и данные перемещения и скорости перемещения идут синхронно с точностью до одного импульса энкодера.

Флажок Инверсия, который становится доступным для установки или снятия при установленном флажке Фаза В, позволяет инвертировать сигнал направления перемещения. Установленный флажок – происходит инверсия, снятый – сигнал не инвертирован.

Для измерения перемещения и скорости перемещения по физическому каналу, к которому подключен канал А энкодера, необходимо в поле списка (со стрелкой), расположенному справа от надписи Фаза А, выбрать название этого канала.

При использовании в измерениях канала В энкодера необходимо установить флажок, расположенный справа от надписи Фаза В, и, в ставшем доступным поле списка выбрать название включенного физического канала, к которому подключен канал В энкодера. Снятие флажка Фаза В блокирует поле списка выбора канала В и флажок установки инверсии.

При необходимости вычисления абсолютного положения необходимо установить флажок, расположенный справа от надписи Метка 0, и, в ставшем доступным поле списка выбрать название включенного физического канала, к которому подключен канал нулевой метки энкодера. Каждый раз, при прохождении нулевой метки пары светодиодфототранзистор происходит обнуление на графическом индикаторе измеренных показаний перемещения. Например, это удобно при измерении линейных перемещений, при которых происходит возвратнопоступательное перемещение. Установив нулевую метку посередине можно измерять перемещение в ту или другую сторону относительно установленной нулевой метки.

Флажок Авто порог служит для включения/выключения автоматической/ручной установки верхнего и нижнего порога входного уровня, по которому будут производиться измерения перемещения. Установленный флажок – программа сама автоматически устанавливает верхний и нижний порог уровня сигнала. Снятый флажок – разрешен ручной ввод верхнего и нижнего порога уровня сигнала.

Поля ввода, расположенные под флажком Авто порог, служат для установки верхнего и нижнего порога в ручном режиме (флажок Авто порог снят). Верхнее поле ввода служит для установки верхнего порога, нижнее – для установки нижнего порога. Ввод значений верхнего и нижнего порога осуществляется с клавиатуру. После ввода значений нажать клавишу клавиатуры. При установленном флажке Авто порог поля ввода верхнего и нижнего порога не доступны для ввода значений. Верхний и нижний порог устанавливается для исключения ложных срабатываний при измерении перемещения. Для правильного измерения перемещения верхний порог не должен превышать максимального уровня сигнала по этому каналу, нижний порог не должен быть ниже минимального уровня. Определить максимальный и минимальный уровень сигнала по каналу, к которому подключен энкодер, можно, например, запустив программу Многоканальный осциллограф выбрать этот канал и по осциллограмме оценить эти уровни. Для выхода из программы необходимо нажать кнопку, расположенную в правом верхнем углу окна.

При использовании программы Энкодер совместно с программами из состава ZETLab и датчиками угловых перемещений, пользователь может проводить анализ крутильных колебаний и использовать эту аппаратуру для замены торсиографов.

Подключение датчиков

Датчики линейных или угловых перемещений подключаются к входным каналам (АЦП) устройств, производимых ЗАО «Электронные технологии и метрологические системы», напрямую.

После подключения энкодера к входным каналам необходимо в программе Настройка параметров АЦП и ЦАП включить эти каналы либо убедиться, что они включены.

Для измерения перемещения (положения) и скорости перемещения необходимо в программе Редактирование файлов параметров настроить параметры каналов, к которым подключен энкодер. Параметры измерительных каналов должны быть настроены относительно измерения напряжения.

Каналы для измерения выбираются любые, название каналов пользователь вводит по своему усмотрению.
Для питания датчиков можно использовать как выход встроенного генератора (при условии комплектации встроенным генератором) в режиме генерирования синусоидального сигнала с постоянным смещением нуля, так и внешний источник питания.