เมื่อใดและอย่างไรจึงควรใช้ตัวเข้ารหัสแบบหลายเลี้ยว

เครื่องเข้ารหัสแบบหมุนหลายรอบเป็นเซ็นเซอร์ระบบเครื่องกลไฟฟ้าที่มีความแม่นยำซึ่งไม่เพียงแต่สามารถวัดตำแหน่งเชิงมุมของเพลาภายในการหมุนครั้งเดียว (0 ° ถึง 360 °) แต่ยังวัดจำนวนการหมุนสะสมสะสมอีกด้วย ตัวเข้ารหัสแบบเลี้ยวเดียวจะรีเซ็ตเอาต์พุตในแต่ละรอบ ในขณะที่ตัวเข้ารหัสแบบหลายเทิร์นจะแตกต่างกันเนื่องจากสามารถให้ทั้งตำแหน่งเชิงมุมสัมบูรณ์และจำนวนการหมุนทั้งหมด ทำให้สามารถป้อนกลับตำแหน่งได้อย่างแม่นยำในช่วงการเคลื่อนไหวที่กว้างกว่า

ในแอปพลิเคชันควบคุมการเคลื่อนไหวขั้นสูง การจับมุมแกน 360° เพียงมุมเดียวนั้นไม่เพียงพอสำหรับการตรวจสอบระบบที่เชื่อถือได้ เมื่อการเคลื่อนที่แบบหมุนควบคู่ไปกับการเคลื่อนที่เชิงเส้น ระบบเกียร์ หรืออุปกรณ์ขนาดใหญ่ การติดตามจำนวนรอบการหมุนทั้งหมดจึงมีความสำคัญ ตัวเข้ารหัสแบบหลายลูปสามารถให้ข้อมูลตำแหน่งสัมบูรณ์อย่างต่อเนื่อง ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการซิงโครไนซ์และการควบคุมระบบเครื่องกลไฟฟ้าที่ซับซ้อนอย่างแม่นยำ จึงเป็นไปตามข้อกำหนดนี้ บทความนี้จะกล่าวถึงรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับตัวเข้ารหัสแบบหลายเทิร์น รวมถึงหลักการทำงาน สถานการณ์การใช้งาน และข้อควรพิจารณาในการบูรณาการอื่นๆ

ฟังก์ชันและข้อดีของตัวเข้ารหัสแบบหลายเทิร์น
ด้วยการตรวจสอบเมื่อตัวเข้ารหัสคอยล์เดี่ยวพลิกจาก 359 ° เป็น 0 ° ซอฟต์แวร์จะติดตามการหมุนของแกนทั้งหมด วิธีนี้อาจดูเหมือนเป็นไปได้ แต่ก็มีความท้าทายด้านความน่าเชื่อถือที่ร้ายแรง การละเว้นการสุ่มตัวอย่าง ไฟฟ้าดับ ความล้มเหลวในการสื่อสาร และแม้แต่เสียงรบกวนที่เกิดจากการสั่นสะเทือน ทั้งหมดนี้นำไปสู่ความเร็วในการหมุนแบบอะซิงโครนัสได้ การกลับตัวอย่างรวดเร็วใกล้กับขอบเขต 0 °/360 ° มักจะสร้างความสับสนให้กับตรรกะการตรวจจับการพลิก ส่งผลให้เกิดข้อผิดพลาดสะสม แม้ว่าจะมีการปรับการกรองและอัลกอริธึมอย่างกว้างขวาง แต่โซลูชันที่ใช้ซอฟต์แวร์ก็ยังคงเสี่ยงต่อการสูญเสียความแม่นยำ

ตัวเข้ารหัสสัมบูรณ์แบบหลายเลี้ยวแก้ปัญหาความท้าทายเหล่านี้ในระดับฮาร์ดแวร์โดยการรวมฟังก์ชันหลักสองอย่างเข้าด้วยกัน: ความละเอียดของมุมละเอียดของการหมุนครั้งเดียวและเครื่องวัดวามเร็วในตัวสำหรับติดตามความเร็วในการหมุนเพลาทั้งหมด การวัดมุมมักจะใช้เทคโนโลยีการตรวจจับแบบคาปาซิทีฟ แม่เหล็ก หรือออปติคอล ในขณะที่มาตรวัดรอบจะอัปเดตข้อมูลมุมพร้อมกัน การรวมกันนี้ให้ตำแหน่งการหมุนหลายรอบอย่างแท้จริงโดยไม่ต้องอาศัยลอจิกการพลิกจากภายนอกเพื่อให้ข้อเสนอแนะที่แข็งแกร่งและปราศจากข้อผิดพลาด

เครื่องวัดวามเร็วนั้นสามารถใช้งานได้หลายวิธี ตัวเข้ารหัสเชิงกลใช้ระบบที่ใช้เกียร์ โดยทั่วไปการออกแบบแม่เหล็กจะใช้พลังงานพัลส์ของ Wiegand เพื่อบันทึกการปฏิวัติ ในขณะที่การใช้งานดิจิทัลต้องใช้ไฟฟ้าต่อเนื่อง อย่างหลังมักต้องมีการออกแบบระบบอย่างระมัดระวังเพื่อรักษาความต่อเนื่องของแหล่งจ่ายไฟ (โดยปกติจะใช้แบตเตอรี่สำรองหรือซอฟต์แวร์ป้องกัน) เพื่อเก็บบันทึกจำนวนรอบการหมุนระหว่างไฟฟ้าดับ

วิธีจัดการกับตัวเข้ารหัสแบบหลายเทิร์นเมื่อเริ่มต้น
ความท้าทายที่สำคัญในการออกแบบตัวเข้ารหัสแบบหลายเทิร์นคือการจัดการพลังงานในการรีเซ็ต เนื่องจากการสูญเสียเทิร์นที่เก็บไว้อาจส่งผลต่อข้อมูลตำแหน่งที่แน่นอน ผู้คนมักจะใช้กลยุทธ์ทางวิศวกรรมที่หลากหลายเพื่อบรรเทาปัญหานี้:

การอ้างอิงจุดเริ่มต้นหรือลิมิตสวิตช์ - เมื่อเปิดใช้งาน ระบบจะขับเคลื่อนกลไกไปยังจุดอ้างอิงที่กำหนดไว้ล่วงหน้า และเริ่มต้นตำแหน่งของตัวเข้ารหัสอีกครั้ง
บันทึกค่าที่ทราบล่าสุด - หากมีโฮสต์คอนโทรลเลอร์หรือหน่วยความจำแบบไม่ลบเลือน ระบบสามารถบันทึกมุมและการหมุนที่บันทึกไว้ล่าสุดก่อนปิดเครื่อง หลังจากรีสตาร์ท ตราบใดที่เพลาไม่เคลื่อนที่ระหว่างช่วงปิดระบบ ค่าเหล่านี้จะถูกนำมาใช้อีกครั้ง
การล็อคเพลาแบบกลไก - ในระหว่างการปิดระบบตามแผนหรือสภาวะพลังงานต่ำมาก เพลาสามารถล็อคทางกายภาพได้เพื่อป้องกันการหมุน จากนั้นค่าตัวเข้ารหัสที่เก็บไว้จะมีผลเมื่อเปิดเครื่อง และทำให้สามารถกู้คืนได้อย่างราบรื่น วิธีนี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับระบบแบบพกพาหรือแบตเตอรี่
การเริ่มต้นเลเยอร์ระบบใหม่ - สำหรับแอปพลิเคชันที่สามารถทนต่อการสูญเสียรอบสองสามรอบได้ ระบบจะต้องรีเซ็ตและปรับเทียบใหม่เมื่อเริ่มต้นระบบโดยใช้เซ็นเซอร์ภายนอกหรือสถานะเริ่มต้นที่ปลอดภัย สิ่งนี้จะช่วยลดความซับซ้อน แต่ใช้ได้กับแอปพลิเคชันป้อนกลับตำแหน่งที่ไม่สำคัญเท่านั้น
สำหรับการใช้งานที่ไม่สามารถยอมรับการสูญเสียการปฏิวัติในกรณีที่ไฟฟ้าดับ แบตเตอรี่สำรองแบบรวมเป็นหนึ่งในโซลูชันที่น่าเชื่อถือที่สุด วิธีการนี้ไม่อาศัยวิธีการสอบเทียบใหม่หรือเซ็นเซอร์เสริม เพื่อให้มั่นใจว่าตัวเข้ารหัสจะยังคงได้รับพลังงานต่อไป แม้ว่าไฟฟ้าดับช่วงสั้นๆ หรือเป็นเวลานานก็ตาม

จากมุมมองของการใช้พลังงาน นี่เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งในการเลือกใช้เทคโนโลยี โดยทั่วไปแล้ว การใช้พลังงานในการทำงานของตัวเข้ารหัสแบบคาปาซิทีฟ (เช่น ซีรีส์ AMT ของ Same Sky) จะอยู่ที่ประมาณ 80 mW เท่านั้น ทำให้มีประสิทธิภาพสูงสำหรับการออกแบบแบบฝังและแบบใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ ประสิทธิภาพจะช่วยลดการใช้พลังงานสำรองให้เหลือน้อยที่สุด และสามารถรองรับการใช้งานในระยะยาวได้โดยไม่ต้องใช้ความจุของแบตเตอรี่มากเกินไป

ในทางตรงกันข้าม การใช้พลังงานของตัวเข้ารหัสแบบแม่เหล็กโดยทั่วไปจะอยู่ในช่วง 150 ถึง 500 mW ในขณะที่ตัวเข้ารหัสแบบออปติคัลโดยทั่วไปต้องใช้ 200 mW ถึงมากกว่า 1 W ในระบบที่มีความละเอียดสูงหรือระบบ LED ข้อได้เปรียบด้านประสิทธิภาพนี้ทำให้ตัวเข้ารหัสแบบคาปาซิทีฟมีความน่าดึงดูดอย่างมากในสภาพแวดล้อมที่มีพลังงานจำกัด ซึ่งทุกมิลลิวัตต์มีความสำคัญ