Hallo! Ich bin ein Lieferant von digitalen Encodern und möchte heute über die Berechnungen sprechen, die erforderlich sind, um die Beschleunigung aus einem digitalen Encoder-Ausgang zu erhalten. Digitale Encoder sind äußerst nützliche Geräte, die mechanische Bewegungen in elektrische Signale umwandeln, die dann zum Messen von Positionen, Geschwindigkeiten und Beschleunigungen verwendet werden können.
Lassen Sie uns zunächst schnell verstehen, was ein digitaler Encoder ist. Dabei handelt es sich um ein Gerät, das uns digitale Signale basierend auf der Bewegung einer Welle oder eines anderen mechanischen Teils liefert. Es gibt zwei Haupttypen: Inkremental- und Absolutwertgeber. Inkrementalgeber erzeugen Impulse, wenn sich die Welle dreht, und anhand dieser Impulse können wir ermitteln, wie weit sich die Welle bewegt hat. Absolutwertgeber hingegen geben uns einen eindeutigen digitalen Code für jede Position der Welle, sodass wir deren genaue Position direkt kennen können.
Um nun die Beschleunigung vom digitalen Encoder-Ausgang zu erhalten, müssen wir einige Schritte ausführen. Die Grundidee besteht darin, zunächst die Geschwindigkeit zu ermitteln und dann die Geschwindigkeitsänderung über die Zeit zu berechnen, um die Beschleunigung zu erhalten.
Schritt 1: Berechnen Sie die Winkelverschiebung
Der digitale Encoder gibt uns Auskunft über die Winkelverschiebung der Welle. Bei einem Inkrementalgeber zählen wir die Anzahl der von ihm erzeugten Impulse. Jeder Impuls entspricht einer bestimmten Winkelverschiebung, die durch die Auflösung des Encoders bestimmt wird. Nehmen wir an, der Encoder hat eine Auflösung von N Impulsen pro Umdrehung. Wenn wir m Impulse zählen, ist die Winkelverschiebung θ (im Bogenmaß) gegeben durch:
[
\theta=\frac{2\pi m}{N}
]
Schritt 2: Bestimmen Sie die Winkelgeschwindigkeit
Um die Winkelgeschwindigkeit ω zu ermitteln, müssen wir das Zeitintervall Δt kennen, über das die Winkelverschiebung aufgetreten ist. Die Winkelgeschwindigkeit ist die zeitliche Änderungsrate der Winkelverschiebung. Also,
[
\omega=\frac{\Delta\theta}{\Delta t}
]
Wenn wir die Encoderausgabe zu verschiedenen Zeitpunkten haben, können wir die Änderung der Winkelverschiebung Δθ zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zeitpunkten berechnen und sie durch das Zeitintervall Δt zwischen diesen Punkten dividieren.
Schritt 3: Berechnen Sie die Winkelbeschleunigung
Sobald wir die Winkelgeschwindigkeit zu verschiedenen Zeitpunkten haben, können wir die Winkelbeschleunigung α berechnen. Die Winkelbeschleunigung ist die zeitliche Änderungsrate der Winkelgeschwindigkeit. Also,
[
\alpha=\frac{\Delta\omega}{\Delta t}
]
Wir ermitteln die Änderung der Winkelgeschwindigkeit Δω zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zeitpunkten und teilen sie durch das Zeitintervall Δt zwischen diesen Punkten.
Schritt 4: Konvertieren in Linearbeschleunigung (falls erforderlich)
Wenn wir die lineare Beschleunigung a eines Punktes auf dem rotierenden Objekt ermitteln möchten, können wir die Beziehung zwischen linearen und Winkelgrößen verwenden. Für einen Punkt im Abstand r von der Rotationsachse ist die lineare Beschleunigung gegeben durch:
[
a = r\alpha
]
Nehmen wir zur Verdeutlichung ein kurzes Beispiel. Angenommen, wir haben einen Inkrementalgeber mit einer Auflösung von 1000 Impulsen pro Umdrehung. In einem Zeitintervall von 0,1 Sekunden zählen wir 50 Impulse. Zuerst berechnen wir die Winkelverschiebung:
[
\theta=\frac{2\pi\times50}{1000}=\frac{\pi}{10}\text{ Bogenmaß}
]
Dann ist die Winkelgeschwindigkeit:
[
\omega=\frac{\frac{\pi}{10}}{0,1}=\pi\text{ rad/s}
]
Wenn sich die Winkelgeschwindigkeit im nächsten 0,1-Sekunden-Intervall auf 1,2π rad/s ändert, beträgt die Winkelbeschleunigung:
[
\alpha=\frac{1,2\pi - \pi}{0,1}=2\pi\text{ rad/s}^2
]
Wenn wir einen Punkt in einem Abstand von 0,5 Metern von der Rotationsachse haben, beträgt die lineare Beschleunigung:
[
a = 0,5\times2\pi=\pi\text{ m/s}^2
]
Mittlerweile bieten wir in unserem Unternehmen eine breite Palette digitaler Encoder für unterschiedliche Anforderungen an. Ob Sie auf der Suche nach einem sindSDI-zu-ASI-Encoderfür bestimmte Videokodierungsaufgaben, anEncoder-Multiplexermehrere Encodersignale zu kombinieren, oder ahls-EncoderFür anspruchsvolle Streaming-Anforderungen sind Sie bei uns genau richtig.
Unsere Encoder sind bekannt für ihre hohe Genauigkeit und Zuverlässigkeit, die bei der Durchführung dieser Beschleunigungsberechnungen von entscheidender Bedeutung sind. Mit genauen Encoderdaten können Sie sich auf die Ergebnisse Ihrer Beschleunigungsberechnungen verlassen.
Wenn Sie auf der Suche nach einem digitalen Encoder sind und Ihre spezifischen Anforderungen besprechen möchten, würden wir uns freuen, von Ihnen zu hören. Ganz gleich, ob Sie an einem kleinen Projekt oder einer industriellen Großanwendung arbeiten, unser Expertenteam kann Ihnen bei der Auswahl des richtigen Drehgebers für die jeweilige Aufgabe helfen. Kontaktieren Sie uns einfach und wir können ein Gespräch darüber beginnen, wie unsere digitalen Encoder Ihre Anforderungen erfüllen können.
Referenzen
- „Grundlagen elektrischer Antriebe“ von GK Dubey
- „Mechanical Engineering Design“ von Joseph E. Shigley und Charles R. Mischke