Silnik momentowy z bezpośredniem napędem, okrągła siatka

Enkodery kołowe (kątowe*) mogą być wykorzystywane w szerokim zakresie maszyn i urządzeń. Enkoder obrotowy składa się z głowicy odczytu pomiaru pozycji oraz precyzyjnej skali wygrawerowanej na powierzchni cylindrycznej lub tarczy enkodera obrotowego. Głowica odczytu określa położenie, detekcjonując regularnie rozmieszczone znaczniki skali optycznie i przekazując je jako sygnał analogowy lub cyfrowy. Następnie sygnał jest konwertowany na odczyt pozycji za pomocą wyświetlacza cyfrowego (DRO) lub kontrolera ruchu.

Dokładny ruch obrotowy jest wymagany przez wiele nowoczesnych systemów automatyzacji, takich jak obrotowe układy komputer-to-plate (CTP) w pre-prasowaniu, osie A, B i C maszyn narzędziowych, urządzenia do montażu powierzchniowego, systemy pomiaru kształtu, sprzęt do obsługi i inspekcji płytek krzemowych oraz goniometry. Różne aplikacje wymagają różnych kombinacji wydajności i funkcji kodera, aby zoptymalizować ich funkcjonalność – niektóre wymagają dokładności, podczas gdy inne wymagają powtarzalności, wysokiej rozdzielczości lub niskiego cyklicznego błędu dla kontroli pętli prędkości. Wybór kodera, który oferuje najlepsze równowagę między specyfikacjami technicznymi a funkcjonalnością, jest trudny, a niewiele kodery spełnia wszystkie wymagania.

Dokładne sterowanie ruchem zależy od dokładności i dynamicznej odpowiedzi systemu. Ważne jest dokładne pomiarowanie położenia, ale system nie będzie działał poprawnie bez precyzyjnego sterowania położeniem. Silniki obrotowe bezpośredniego napędu, czyli silniki momentowe, oferują duży moment obrotowy i precyzyjną kontrolę serwomotoryczną w bardzo małym zakresie kątowym. Ponieważ obciążenie jest bezpośrednio sprzęgane z silnikiem napędowym, nie ma potrzeby instalowania elementów przekazywania, które mogą powodować błąd zwrotny, histerezę, błędy biegowe lub rozciąganie pasów, co zapewnia doskonałą dynamiczną odpowiedź. Choć konstrukcja bezramowa dużych średnicowych silników momentowych nie ma oczywistego sprzężenia umożliwiającego zamontowanie kodera wału, kodery pierścieniowe dostarczają prostej解决方案. Ponadto, kodery obrotowe mogą być sztywno sprzęgane z silnikiem napędowym podobnie jak obciążenie, eliminując zbędne przerwy w systemie. W każdym systemie pomiarowym lub sterującym pożądane jest, aby kodery były jak najbliżej silnika napędowego, co pomaga zminimalizować potencjalne rezonanse wału wpływające na wydajność serwomotoryczną, zwłaszcza w miarę wzrostu pasma częstotliwości serwo.

Enkodery obrotowe są doskonałym rozwiązaniem do dostarczania precyzyjnej informacji o kątowej pozycji. Podobnie jak przy wyborze silnika, wybór odpowiedniego enkodera obrotowego wymaga zrozumienia czynników wpływających na dokładność enkodera oraz dobrego zrozumienia sposobu radzenia sobie z ograniczeniami wydajności na podstawie rzeczywistych specyfikacji. Wybierając enkoder obrotowy, warto rozważyć szereg parametrów, takich jak prędkość transmisji danych, rozmiar systemu, złożoność i koszt, oprócz dokładności i rozdzielczości. Dziś linijne siatki mogą mierzyć z dokładnością i rozdzielczością rzędu kilku nanometrów, podczas gdy obrotowe siatki mogą mierzyć w granicach sekundy kątowej. Sekunda kątowa to bardzo mały kąt:
•Może być wyrażona jako kąt odpowiadający długości łuku 1 μm przy promieniu 206,25 mm.
•Może być wyrażona jako kąt między odległością 30 m na powierzchni a środkiem ziemi.
• Rozwiązuje się do prędkości transmisji danych 1,3 MHz przy 1 obr./min.

Jest przydatne uwzględnienie dokładności, rozdzielczości i powtarzalności podczas ustalania wymaganego wydajności pomiarowej:
Dla zastosowań o wysokich wymaganiach co do powtarzalności (np. urządzeń pobierających), powtórne zatrzymywanie systemu w tej samej pozycji liczenia siatki jest ważniejsze niż dokładność pojedynczych kątów stołu.
Dla ruchu ciągłego i gładkiego, wybrana rozdzielczość i dokładność enkodera nie powinny pozwolić na wystąpienie błędów drgawek w obrębie pasma sterownika serwopompowego.
Dla wolno poruszających się urządzeń, takich jak teleskop astronomiczny, dokładne pomiary kąta są bardziej ważne niż maksymalna przepustowość systemu.
Dla szybko działających systemów może być konieczne dokonanie kompromisu między prędkością a dokładnością pozycjonowania: gratingi o grubym pitchu (mniej tików) są odpowiednie dla wysokich przepustowości danych, ale gratingi o drobnym pitchu (więcej tików) zwykle mają mniejsze błędy podziału.