Вариант 2. Использование датчика холла

Принцип работы схемы:

На вал беговой дорожки снаружи крепиться магнит, напротив которого устанавливается датчик холла, прохождение магнита мимо датчика приведет к изменению сигнала на ножке выхода. Сигнал на ножке вывода будет иметь либо логический уровень, при использовании цифрового датчика холла, либо аналоговый сигнал, в случае применения аналогового датчика.

Плюсы:

• -Высокая стабильность и надежность работы
• -Более высокая чувствительность к изменению магнитного поля.

Минусы:

• -Более высока стоимость
• -Необходимость использования компаратора (для аналогового датчика холла)
• -Более высока сложность схемы

Вариант 3. Использование энкодера (датчика угла поворота). Энкодеры в свою очередь подразделяются на инкрементальные и абсолютные.

Инкрементальные энкодеры предназначены для определения угла поворота вращающихся объектов. Они генерируют последовательный импульсный цифровой код, содержащий информацию относительно угла поворота объекта. Если вал останавливается, то останавливается и передача импульсов. Основным рабочим параметром датчика является количество импульсов за один оборот. Мгновенную величину угла поворота объекта определяют посредством подсчёта импульсов от старта. Для вычисления угловой скорости объекта процессор в тахометре выполняет дифференцирование количества импульсов во времени, таким образом показывая сразу величину скорости, то есть число оборотов в минуту. Выходной сигнал имеет два канала, в которых идентичные последовательности импульсов сдвинуты на 90° относительно друг друга (парафазные импульсы), что позволяет определять направление вращения. Имеется также цифровой выход нулевой метки, который позволяет всегда рассчитать абсолютное положение вала.

Абсолютные энкодеры, как оптические, так и магнитные имеют своей основной рабочей характеристикой число шагов, то есть уникальных кодов на оборот и количество таких оборотов, при этом не требуется первичной установки и инициализации датчика. Поэтому абсолютные энкодеры не теряют свою позицию при исчезновении напряжения.

Наиболее распространённые типы выходов сигнала — это код Грея, параллельный код, интерфейсы Profibus-DP, CANopen, DeviceNet, SSI, LWL, через которые также осуществляется программирование датчиков.

Абсолютный энкодер относится к типу энкодеров, который выполняет уникальный код для каждой позиции вала. В отличие от инкрементного энкодера, счетчик импульсов не нужен, т.к. угол поворота всегда известен. Абсолютный энкодер формирует сигнал как во время вращения, так и в режиме покоя. Диск абсолютного энкодера отличается от диска пошагового энкодера, так как имеет несколько концентрических дорожек. Каждой дорожкой формируется уникальный двоичный код для конкретной позиции вала.

Рис 4 Кодовый диск абсолютного энкодера

Абсолютный энкодер не теряет своего значения при потере питания и не требует возвращения в начальную позицию. Сигнал абсолютного энкодера не подвержен помехам и для него не требуется точная установка вала. Кроме того, даже если кодированный сигнал не может быть прочитан энкодером если, например, вал вращается слишком быстро, правильный угол вращения будет зарегистрирован, когда скорость вращения уменьшится. Абсолютный энкодер устойчив к вибрациям.

Рис 5 Устройство однооборотного энкодера

Плюсы:

• -Высока надежность
• -Высокая точность получаемых данных

Минусы:

• -Сложность монтажа
• -Высокая стоимость
• -Сложность обработки сигнала (относительно других вариантов).

Выбор был сделан в пользу варианта № 2, так как повышенная надежность системы является одним из основных требований, так же выбор был сделан исходя из условий использования компонентов, имеющихся в наличии.