Enkóder típusok

Az enkóderek az ipari automatizálás és precíz mozgásvezérlő rendszerek „szemei”, amelyek a mechanikus mozgást nagy pontossággal elektromos jellé alakítják át. A különböző alkalmazási igények és technológiai megvalósítás alapján három szempont szerint csoportosíthatók: kimeneti jeltípus, mérési forma és érzékelési elv. Az alábbiakban professzionális és részletes elemzést talál.

I. A kimeneti jeltípus szerinti csoportosítás

1. Inkrementális enkóder (Incremental Encoder)

• Működési elv: Optikai vagy mágneses érzékelés révén generál A/B fázisú négyszögpulszusokat, és a Z fázis egyszeri nullapont-impulzust biztosít.
• Kulcsfontosságú paraméterek:
  • Felbontás: Tipikusan 500–10 000 PPR; interpoláció (4×, 16×) segítségével több tízezer vagy akár millió PPR is elérhető.
  • Jelminőség: Fázishiba < 5°, jitter < ±1 LSB.
• Kimeneti szabványok: TTL (0–5 V), HTL (10–30 V), RS‑422 differenciális jel.
• Előnyök és hátrányok:
  • Előnyök: Alacsony költség, gyors válaszidő; ideális zárt hurkú sebesség‑ és pozícióvezérléshez.
  • Hátrányok: Áramkimaradáskor a pozíció elveszik; külső számláló és nullapont-helyreállítás szükséges.
• Tipikus alkalmazások: Servohajtások, motorfordulatszám‑mérés, reciprocáló mechanizmusok útvonalkövetése.

2. Abszolút enkóder (Absolute Encoder)

• Működési elv: Minden pozícióhoz egyedi bináris vagy Gray‑kód tartozik; nullázás nélkül is leolvasható az abszolút helyzet; többtengelyes változatok fogaskerék‑ vagy elektronikus számláló mechanikát alkalmaznak.
• Kulcsfontosságú paraméterek:
  • Egyszeri kör felbontás: 8–20 bit; többkörös tartomány: 16–32 bit.
  • Kódformátumok: Gray, Binary, BCD, Excess‑3 stb.
• Interfészek: SSI, BiSS‑C, EnDat 2.2 (szinkron), CANopen, Profinet (Ethernet).
• Előnyök és hátrányok:
  • Előnyök: Áramkimaradás után is megőrzi a pozíciót; kiválóan alkalmas nagy megbízhatóságú, többtengelyes rendszerekhez; online paraméterezés támogatott.
  • Hátrányok: Magasabb költség; soros protokoll esetén nagy sávszélességű vezérlő szükséges.
• Tipikus alkalmazások: Robotkarok ízületei, többtengelyes CNC megmunkáló központok, biztonságkritikus rendszerek.

3. Hibrid enkóder (Hybrid Encoder)

• Definíció: Az inkrementális és abszolút jeleket egyaránt tartalmazó eszköz, amely egyszerre biztosít magas frekvenciájú impulzusokat és abszolút helyzetinformációt.
• Jellemzők: Párhuzamosan szolgáltat impulzusos és abszolút visszacsatolást, jellemzően biztonsági redundancia‑alkalmazásokban.
• Tipikus alkalmazások: SIL‑szintű biztonsági rendszerek, űripari ejtőernyő‑felügyelet, intelligens logisztikai AGV‑k.

II. A mérési forma szerinti csoportosítás

1. Forgó enkóder (Rotary Encoder)

• Felépítés: Teljes/üreges/félüreges tengely, peremes vagy paneles rögzítés.
• Műszaki jellemzők: Tengelyátmérő φ3–φ20 mm; radiális terhelés 10–50 N; axiális terhelés 5–20 N; csapágy élettartam L₁₀ ≥ 10⁷ h.
• Telepítési tudnivalók: Központosítási eltérés < 0,05 mm; kerüljük a tengelyre nehezedő oldalterhelést és erős vibrációt.
• Példák: Szervomotor‑visszacsatolás, forgódob‑vezérlés, szelep‑pozicionálás.

2. Lineáris enkóder (Linear Encoder)

• Típusok: Optikai, mágneses és kapacitív mérőszalag; a mérőfej és a szalag közötti távolság 0,1–1 mm.
• Pontosság: Felbontás 0,01–1 µm; lineáris hiba < ±1 µm/m.
• Környezeti ellenállás: Az optikai változat tiszta környezetet igényel; a mágneses típus működik olajos és poros környezetben is.
• Példák: CNC megmunkálóasztalok, koordináta mérőgépek (CMM), félvezető‑lithográfiai gépek.

3. Húzóköteles enkóder (Draw‑Wire Encoder)

• Felépítés: Acélköpenyes huzalendurító, rugós feszítésű orsó, többméteres mérési tartomány.
• Pontosság: Felbontás 0,1 mm; reprodukálhatóság < ±0,5 mm.
• Alkalmazási területek: Emelőasztal magasságmérés, redőnypozíció‑észlelés, alagút‑felmérés.
• Telepítési ajánlás: A huzalt függőlegesen és egyenesen feszítsük, kerüljük a ferdére húzást és a hajlítást.

III. Az érzékelési elv szerinti csoportosítás

1. Optikai enkóder (Optical Encoder)

• Érzékelés módja: Fényforrás → kódiszka → fényérzékelő; a fényáteresztés/‑visszaverődés változásai generálnak impulzusokat.
• Felbontás előnye: Elérheti a milliós PPR‑t; jitter < ±0,1 arcsec.
• Hátrányok: Érzékeny a porra, olajra és hőmérséklet‑ingadozásra.
• Szabvány: ISO 23125 szerinti optikai enkóderekre vonatkozó előírások.

2. Mágneses enkóder (Magnetic Encoder)

• Érzékelés módja: Hall‑effektus vagy mágneses ellenállás‑érzékelő detektálja a mágneses tér változását.
• Megbízhatóság: Ellenáll a szennyeződésnek, vibrációnak és hőmérséklet‑driftnek; tipikus pontosság 0,1–0,5°.
• Példák: Liftkabin‑pozicionálás, nehézgépek szöghelyzet‑ellenőrzése.
• Szabvány: DIN 32701 szerint.

3. Kapacitív enkóder (Capacitive Encoder)

• Érzékelés módja: A kondenzátorlemezek közötti kapacitás változása alapján AC‑excitereléssel történik a mérés.
• Jellemzők: Alacsony fogyasztás, kompakt kivitel, rezgésálló; pontosság ±1 µm.
• Hátrányok: Érzékeny fémes környezetre és statikus elektromosságra.
• Példák: Mikrorobotok, orvosi robotkarok, mikro/nano platformok.

4. Induktív enkóder (Inductive Encoder)

• Érzékelés módja: A tekercs és a fém céltest közötti induktív kölcsönhatás változása alapján történik a távolságmérés.
• Előnyök: Tűr nagy hőmérsékletet, nagy nyomást és erős elektromágneses zavarokat.
• Pontosság: Jellemzően ±10 µm; nehézipari és vasúti alkalmazásokhoz ideális.
• Szabvány: IEC 62130 szerinti induktív pozícióérzékelők.

IV. Összefoglaló ajánlások a kiválasztáshoz

1. Határozza meg az igényeket: mozgástípus (forgó/vonall), jel típusa (inkrementális/abszolút).
2. Pontosság és sebesség összehangolása: magas felbontás esetén vegye figyelembe a vezérlő sávszélességét és interpolációs képességét.
3. Környezeti megfelelés: optikai enkóderek tiszta helyiségekhez, mágneses és induktív változatok zord környezetekhez.
4. Mechanikai megbízhatóság: ügyeljen a csapágyterhelésre, élettartamra és a pontos beépítésre.
5. Kommunikációs kompatibilitás: győződjön meg róla, hogy a választott protokoll támogatja a rendszerintegrációt és a diagnosztikát.

E háromdimenziós csoportosítás és teljesítmény‑összehasonlítás alapján gyorsan kiválaszthatja a legmegfelelőbb enkódert, optimalizálhatja berendezése teljesítményét, és csökkentheti a fejlesztési és karbantartási költségeket.