Τι είναι ένας κωδικοποιητής;
Ο κωδικοποιητής (Encoder) είναι ένας αισθητήρας που μετατρέπει φυσική κίνηση (π.χ. περιστροφή, γραμμική μετατόπιση ή ταχύτητα) σε ηλεκτρικά σήματα για παρακολούθηση, ανατροφοδότηση και έλεγχο από ψηφιακά συστήματα (όπως PLC, drives, βιομηχανικούς υπολογιστές). Χρησιμοποιείται ευρέως σε αυτοματοποίηση, ρομποτική, CNC, ιατρικά και αεροδιαστημικά συστήματα, αποτελώντας βασικό στοιχείο για έλεγχο κλειστού βρόχου και ακριβή θέση.
Συνολική κατηγοριοποίηση κωδικοποιητών (Comprehensive Classification of Encoders)
Οι κωδικοποιητές μπορούν να κατηγοριοποιηθούν βάσει μορφής μέτρησης, τύπου εξόδου, τεχνολογίας αισθητήρα και τύπου διασύνδεσης.
1. Ανάλογα με τη μορφή μέτρησης (By Measurement Format)
| Τύπος | Περιγραφή |
|---|---|
| Περιστροφικός κωδικοποιητής (Rotary Encoder) | Ανιχνεύει περιστροφική κίνηση (π.χ. άξονας κινητήρα) |
| Γραμμικός κωδικοποιητής (Linear Encoder) | Ανιχνεύει ευθύγραμμη κίνηση (π.χ. CNC πλατφόρμες) |
| Κωδικοποιητής με σύρμα (Draw Wire Encoder) | Μετρά μεγάλη μετατόπιση με τέντωμα καλωδίου |
| Κιτ κωδικοποιητή (Encoder Kit) | Μονάδα χωρίς περίβλημα, για ενσωμάτωση σε μικρούς κινητήρες |
2. Ανάλογα με τον τύπο σήματος εξόδου (By Signal Output Type)
| Τύπος | Περιγραφή |
|---|---|
| Αυξητικός κωδικοποιητής (Incremental Encoder) | Παράγει παλμούς A/B/Z ανά κίνηση – χρειάζεται συνεχή μέτρηση |
| Απόλυτος κωδικοποιητής (Absolute Encoder) | Παράγει μοναδική θέση – διατηρεί δεδομένα ακόμα και χωρίς ρεύμα |
| Αναλογικός κωδικοποιητής (Analog Encoder) | Εξάγει συνεχή σήματα (0–10V, 4–20mA) |
3. Ανάλογα με την τεχνολογία αισθητήρα (By Sensing Technology)
| Τεχνολογία | Χαρακτηριστικά & Εφαρμογές |
|---|---|
| Οπτικός (Optical) | Υψηλή ακρίβεια – ιδανικός για καθαρά περιβάλλοντα |
| Μαγνητικός (Magnetic) | Ανθεκτικός στη βρωμιά – κατάλληλος για βιομηχανικά περιβάλλοντα |
| Χωρητικός (Capacitive) | Συμπαγής, χαμηλής κατανάλωσης – για όργανα ακριβείας |
| Επαγωγικός (Inductive) | Εξαιρετική αντοχή σε παρεμβολές – για βαριά μηχανήματα |
4. Ανάλογα με το πρωτόκολλο επικοινωνίας (By Communication Interface)
| Πρωτόκολλο | Περιγραφή |
|---|---|
| A/B/Z παλμοί | Πρότυπο εξόδου για αυξητικά μοντέλα |
| Αναλογική έξοδος | Συμβατότητα με παλιότερα PLC |
| Σειριακή έξοδος (SSI/BiSS) | Υψηλή ακρίβεια και απόκριση |
| Βιομηχανικό Bus (CANopen/Profibus) | Δικτυωμένη επικοινωνία πολλών κόμβων |
| Βιομηχανικό Ethernet (EtherCAT/Profinet) | Κατάλληλο για προηγμένα δίκτυα αυτοματοποίησης |
Πώς λειτουργεί ένας κωδικοποιητής (How Encoders Work)
Κύρια μέρη ενός κωδικοποιητή:
- Κινούμενο στοιχείο – π.χ. περιστρεφόμενος άξονας ή συρόμενη ράγα
- Δίσκος/μαγνητική ταινία – φέρει διαβαθμίσεις για ανίχνευση θέσης
- Αισθητήρας – π.χ. οπτικός, μαγνητικός, χωρητικός, επαγωγικός
- Μονάδα επεξεργασίας σήματος – μετατροπή σε πρότυπα εξόδου
- Διασύνδεση εξόδου – επικοινωνία με σύστημα ελέγχου
Καθώς το αντικείμενο κινείται, η συσκευή εντοπίζει τη θέση και την μετατρέπει σε ηλεκτρικό σήμα. Η μέθοδος εξαρτάται από την τεχνολογία (π.χ. φως, μαγνητικό πεδίο, χωρητικότητα).
Κύριες τεχνικές παράμετροι (Key Performance Metrics)
| Παράμετρος | Περιγραφή |
|---|---|
| Ανάλυση (Resolution) | Παλμοί ανά περιστροφή (PPR) ή bits |
| Ακρίβεια (Accuracy) | Μέγιστη απόκλιση από την πραγματική τιμή |
| Επαναληψιμότητα (Repeatability) | Σταθερότητα μέτρησης στην ίδια θέση |
| Μέγιστη συχνότητα απόκρισης | Μέγιστη υποστηριζόμενη ταχύτητα κίνησης |
| Τάση εξόδου | TTL, HTL, RS422 κ.λπ. |
| Βαθμός προστασίας (IP) | Π.χ. IP65/IP67 – προστασία από σκόνη και υγρασία |
Τυπικές εφαρμογές κωδικοποιητών (Common Applications)
- Αυτοματοποίηση: έλεγχος θέσης σε μεταφορικές ταινίες, servo motors
- CNC εργαλειομηχανές: μέτρηση θέσης αξόνων, αλλαγή εργαλείων
- Ρομποτική: αναγνώριση θέσης αρθρώσεων, μετακίνηση βάσης
- Ιατρικά συστήματα: MRI, CT σαρωτές
- Ανανεώσιμη ενέργεια: έλεγχος κατεύθυνσης ανεμογεννητριών, ιχνηλάτηση ήλιου
- Αεροδιαστημική & Άμυνα: έλεγχος πηδαλίων, παρακολούθηση στάσης
Διάγραμμα δομής και σήματος κωδικοποιητή
Εικόνα 1: Τυπικός περιστροφικός κωδικοποιητής
Εικόνα 2: Εσωτερικό διάγραμμα – δίσκος, αισθητήρας, επεξεργασία σήματος
Σχετικά πρότυπα (Relevant Standards)
- IEC 60050-351: Όροι βιομηχανικής μέτρησης
- ISO 13849: Πρότυπο ασφαλείας μηχανημάτων
- IEC 60529: Ορισμός βαθμού προστασίας IP
- IEC 61800-5-2: Ασφάλεια συστημάτων κίνησης
- CiA 406: CANopen προδιαγραφή για κωδικοποιητές
- IEC 61158: Πρότυπα διαύλων πεδίου
Γλωσσάρι όρων (Glossary)
| Όρος | Περιγραφή |
|---|---|
| PPR | Παλμοί ανά περιστροφή (Pulses Per Revolution) |
| CPR | Μετρήσεις ανά περιστροφή (Counts Per Revolution) |
| Z φάση | Σήμα αναφοράς ανά πλήρη περιστροφή |
| TTL | Ψηφιακή έξοδος 5V |
| HTL | Ψηφιακή έξοδος 10–30V – υψηλή παρεμβολή |
| RS422 | Διαφορικό σήμα – υψηλή ταχύτητα/απόσταση |
| SSI | Σύγχρονη σειριακή διεπαφή |
| BiSS | Ανοικτό, υψηλής απόδοσης σειριακό πρωτόκολλο |
Συμπέρασμα: Οι κωδικοποιητές αποτελούν τον κρίσιμο συνδετικό κρίκο μεταξύ μηχανικής κίνησης και ψηφιακού ελέγχου. Η κατανόηση της λειτουργίας, κατηγοριοποίησης και των τεχνικών προτύπων τους βοηθά στην ορθή επιλογή και ενσωμάτωσή τους σε συστήματα υψηλής ακρίβειας και αυτοματοποίησης.