Encoder Terminológia
Ez az oldal rendszerszerűen gyűjti össze és részletesen magyarázza az enkoder-területen gyakran előforduló és fontos műszaki szakkifejezéseket, lefedve az elektromos paramétereket, a kimeneti jeleket, a mechanikai struktúrát, a kommunikációs protokollokat, a környezeti alkalmazkodóképességet, a pontossági kalibrálást, a funkcionális biztonságot, a terhelési korlátokat és sok egyéb szempontot. Hosszú távú hivatkozási forrásnak szánjuk mérnökök, rendszert integrálók, K+F szakemberek, műszaki beszerzők, valamint azok számára, akik szeretnék alaposabban megismerni az enkodereket.
Enkoder-kimenet és jelszókincs
| Fogalom | Angol rövidítés | Meghatározás |
|---|---|---|
| Felbontás | Resolution | Az enkoder által generált jelek száma egységnyi mozgás során, amely a mérési pontosságot fejezi ki. Jelölhető PPR, CPR, bit, LPI, CPI stb. formátumban |
| PPR (pulzus/ford.) | Pulses Per Revolution | Pulzusszám fordulatonként, gyakran található inkrementális forgó enkodereknél; azt jelzi, hogy egy teljes fordulat során hány impulzus keletkezik |
| CPR | Counts Per Revolution | Számlálási egységek száma fordulatonként, gyakran tartalmaz frekvenciás szorzást. Például négyszerezés (×4) esetén: CPR = PPR × 4 |
| DPI | Dots Per Inch | „Pontok” száma hüvelykenként, főleg nagy felbontású optikai letapogatásnál és lineáris méréseknél |
| CPI | Counts Per Inch | Egy hüvelykre eső számlálások száma (1 inch), a lineáris enkoderek felbontásának értékeléséhez |
| LPI | Lines Per Inch | Optikai rácsra (grating) eső vonalszám hüvelykenként; lineáris enkodereknél vagy szkennereknél is a felbontás jellemzéséhez |
| A/B fázis | A/B Channels | Inkrementális enkoder két negyedes (kvadratúra) négyszögjel kimenete, 90° fáziseltolással; alkalmas a haladási irány felismerésére és a számlálásra |
| Z fázis | Zero Pulse / Index | Referenciapulzus enkrementális enkoderekben, fordulatonként egyszer jelenik meg, a nullapont visszaállítására használható |
| N csatorna | N Channel | Egyes gyártóknál a Z fázis másik elnevezése |
| U/V/W | – | Szervomotor-kommutáció jelcsatornái, az elektronikus kommutációhoz vagy a motor fázisának detektálásához |
| TTL | Transistor-Transistor Logic | Szabványos 5 V digitális logikai szint, rövid távú, nagy sebességű impulzuskimenethez alkalmas |
| HTL | High Threshold Logic | 10–30 V logikai szint, nagy zajállósággal, ipari környezetbe alkalmas |
| Open Collector | OC | Nyitott kollektoros kimeneti mód, külső felhúzó ellenállást igényel, rugalmas feszültségszint-illesztést biztosít |
| Push-Pull | – | Push-pull kimenet, mindkét irányban képes meghajtani a terhelést felhúzóellenállás nélkül; ipari enkodereknél gyakori |
| Line Driver | LD / RS422 | Differenciális kimeneti szabvány, növeli a zajállóságot és távoli, nagy sebességű átvitelre is alkalmas |
| Feszültségkimenet | Voltage Output | Analóg kimenet (pl. 0–5 V, 0–10 V stb.), alkalmas egyszerű analógérték-leolvasásra |
| Áramkimenet | Current Output | Általános analóg kimenet, pl. 4–20 mA, nagy zajállóságú, hosszú távú jelátvitelre is megfelelő |
| PWM | Pulse Width Modulation | Impulzusszélesség-módulációt használ a pozíció vagy a szögérték továbbítására, esetenként egyedi vagy speciális igényeknél alkalmazzák |
| 1Vpp/11µApp | – | Szinusz/koszinusz analóg kimenet, optikai vagy mágneses rácsos enkodereknél fordul elő, nagy pontosságú interpolációra alkalmas |
Enkoder típusok, működési elv és érzékelési módok
| Fogalom | Definíció |
|---|---|
| Inkrementális enkoder | Folyamatos impulzusokat ad ki, amelyek a pozíció növekedését jelentik; az abszolút helyzethez ezeket az impulzusokat egy vezérlő vagy számláló kell, hogy összeadja |
| Abszolút enkoder | Minden pozíciónak egyedi kódja van; áramszünet esetén is megőrzi a helyzetet; alkalmas magas megbízhatóságot vagy többtengelyes komplex alkalmazást igénylő feladatokra |
| Egypályás enkoder (singleturn) | Csak egyetlen fordulaton belüli pozíciót méri, nem jegyzi a fordulatok számát |
| Többfordulós enkoder (multiturn) | Fogaskerekes, mágneses vagy induktív szerkezet beépítve a fordulatszám rögzítéséhez; létezik mechanikus és elektronikus változat |
| Optikai enkoder | Fényforrás, rács és fotodetektor segítségével, érintésmentes mérés; nagy felbontás és jó pontosság jellemzi |
| Mágneses enkoder | Hall-effektus vagy mágneses ellenállás (magnetoresistance) elve alapján érzékeli a mágneses tér változását; kevésbé érzékeny a porra/olajra, zord környezetbe megfelelő |
| Kapacitív enkoder | Kondenzátor-lapok közti elektromos tér változásait használja fel; kompakt kialakítás, korlátozott helyű vagy könnyű rendszerekhez alkalmas |
| Induktív enkoder | Elektromágneses indukciót használ szög vagy elmozdulás mérésére; nagy ellenállású az elektromágneses zavarok és rezgések ellen |
| Kit enkoder | Más néven Kit Encoder, ház nélküli moduláris kialakítás, motorokba vagy robotcsuklókba való beépítésre optimalizálva |
| Húzózsinóros enkoder | Acélhuzal és dob mechanikával méri a hosszú távú lineáris elmozdulást (lift, ajtórendszer, daru stb.) |
| Forgó enkoder | Tengely forgásszögét és sebességét méri, széles körben alkalmazzák motoroknál, forgóasztaloknál, szervohajtásoknál |
| Lineáris enkoder | A transzlációs (egyenes vonalú) mozgást méri, gyakran használják CNC-gépekben, 3D koordinátamérő gépekben, félvezető berendezéseknél |
| Többcsatornás enkoder | Párhuzamosan többféle jelet (pl. A/B/Z + UVW + soros interfész) ad ki, kielégítve motor-kommutációs, pozícióérzékelési és hálózati kommunikációs igényeket |
| Programozható enkoder | Paraméterei (kimeneti típus, felbontás, irány stb.) szoftverrel vagy dedikált eszközzel beállíthatók |
| Kódolási forma | Az abszolút enkoder kimeneti kódolási módszere, pl. Gray Code, Binary, BCD, Excess Code stb. |
Kommunikációs protokollok és ipari interfészek
| Protokoll/Interfész | Definíció |
|---|---|
| SSI | Synchronous Serial Interface: szinkron soros kommunikáció abszolút enkoderek adatátviteléhez; egyszerű felépítés, nagy zavarállóság |
| BiSS-C | Nyílt, nagy sebességű szinkron soros protokoll, full-duplex és többszörös láncolt topológiával több tengely számára; gyakori a felső kategóriás abszolút enkodereknél |
| EnDat | Heidenhain által fejlesztett kétirányú soros interfész, ellenőrző funkciókkal és nagy felbontású visszacsatolással |
| CANopen | Nyílt, CAN-buszon alapuló protokoll, objektum-szótárt (object dictionary) használ, többszörös csomópontot tartalmazó hálózatot támogat; elterjedt az európai ipari automatizálásban |
| Profibus-DP | Fieldbus szabvány, nagy baudráta, ciklikus adatcserét támogat; gyakori nagy folyamatvezérlő és diszkrét gyártási rendszerekben |
| DeviceNet | Allen-Bradley által javasolt CAN-busz protokoll, egyszerű eszközök és vezérlők hálózati összeköttetésére fókuszál |
| EtherCAT | Beckhoff által kidolgozott valós idejű (real-time) ipari Ethernet protokoll, támogatja az elosztott órákat és többtengelyes szinkronizációt; ideális nagy sebességű, nagypontosságú vezérlésre |
| PROFINET | A Siemens által támogatott ipari Ethernet szabvány, integrálja az IT-technológiákat és a valós idejű kommunikációt; gyár- és folyamat-automatizálásra alkalmas |
| IO-Link | Szenzor- és aktuátoroldali pont-pont protokoll, intelligens diagnosztikát és távoli paraméterezést biztosít |
| Ethernet/IP | A CIP (Common Industrial Protocol) család tagja, melyet a Rockwell támogat; elosztott hajtásokra, helyszíni eszközökre és SCADA-kra alkalmazzák |
| Modbus RTU/TCP | Nyílt, master-slave rendszerű kommunikációs protokoll, távoli I/O és elosztott rendszerek skálázható kiépítéséhez használják |
| UART | Univerzális aszinkron soros interfész (pl. RS232/RS485), gyakori az egyszerűbb vagy olcsóbb enkodermodulokban |
| SPI/I²C | Félvezetőszintű soros interfészek, alkalmasak miniatürizált vagy alacsony fogyasztású enkoderek tervezéséhez |
| SERCOS | SErial Real-time COmmunication System, fényvezetőn vagy Etherneten alapuló valós idejű mozgásvezérlő protokoll, a CNC és nagypontosságú szervo területein alkalmazzák |
Szerelési felépítés és mechanikai interfész terminológia
| Fogalom | Definíció |
|---|---|
| Teli tengely (solid shaft) | Az enkoder központi tengelye tömör henger, a nyomatékátvitelhez külső csatolás (kuplung) vagy rögzítőeszköz szükséges |
| Üreges tengely (hollow shaft) | Az enkoder üreges tengellyel rendelkezik, közvetlenül ráhúzható a motor tengelyére, csökkentve a további kuplungszükségletet |
| Félig üreges tengely (semi-hollow) | Az üreges tengely egyik vége zárt, egyensúlyt teremt a helytakarékosság és a könnyű szerelhetőség között |
| Peremes szerelés (flange mounting) | Az enkoder rögzítése az eszközhöz elülső vagy szinkron peremmel; gyakori a DIN-szabványokban (kerek vagy szögletes peremfelület) |
| Szinkron perem (Synchro Flange) | Szabványos, kerek rögzítőperem, csavarral vagy szorítóval rögzítve |
| Szervo szorítóperem (servo clamp flange) | Perem szorítóhoronnyal vagy pozicionáló furatokkal, gyors igazítást és rögzítést biztosít szervomotorokra vagy mechanikai rendszerekre |
| Rögzítőfurat-távolság | Az enkoderház csavarfuratai közötti távolság, illeszkednie kell a gép rögzítési felületéhez |
| Beépítési mélység | Milyen mélyen csúszik a tengely vagy az üreges persely az enkoderbe; túl kicsi mélységnél kotyogás léphet fel, túl mélynél sérülhet az eszköz |
| Kuplung | A teli tengelyű enkodert kapcsolja a motor/mechanika tengelyéhez; gyakori fajták: rugalmas kuplung, hullámos (bellow) kuplung, merev kuplung stb. |
| Radiális/axiális terhelés | A maximális radiális vagy axiális erő, amit az enkoder csapágya elbír; a túllépés csökkentheti az élettartamot és ronthatja a pontosságot |
Környezeti alkalmazkodás és megbízhatóság
| Fogalom | Definíció |
|---|---|
| IP védettségi fok (IP Rating) | Az IEC 60529 szerint meghatározott por- és vízvédelem (pl. IP65, IP67, IP68); minél magasabb a szám, annál jobb a védelem az adott behatásokkal szemben |
| Működési hőmérséklet | Az a hőmérséklettartomány, amelyben az enkoder a névleges pontossággal működik, pl. -20°C és +85°C között |
| Tárolási hőmérséklet | Az a hőmérséklettartomány, amelyben az eszközt feszültségmentesen tárolni lehet |
| Rezgésállóság (vibrations) | Milyen mértékű mechanikai rezgéseket bír el az enkoder csapágya és belső szerkezete, általában g egységben kifejezve |
| Ütésállóság (shock) | A rövid idejű, nagy gyorsulású becsapódás tűréshatára, g-ben kifejezve |
| EMC (Electromagnetic Compatibility) | Elektromágneses kompatibilitás; magában foglalja az elektromágneses zavarokkal szembeni védelmet és a saját káros kibocsátások korlátozását |
| ESD (Electrostatic Discharge) | Elektrosztatikus kisüléssel szembeni ellenállás, az enkoder érzékenységének felmérése a sztatikus elektromosság impulzusaira |
| SIL szint (Safety Integrity Level) | Biztonsági integritási szint, pl. SIL2 vagy SIL3, biztonságkritikus alkalmazásokhoz (lift, robot, vasúti vezérlés stb.) |
| MTBF (Mean Time Between Failures) | Két meghibásodás közötti átlagidő, az eszköz átfogó megbízhatóságát tükrözi |
| RoHS / REACH | Veszélyes anyagok korlátozásáról szóló irányelvek / vegyi anyagok regisztrációs szabályzatai, az enkoder anyagának környezet- és biztonságkövetelményei |
Pontosság, hibák és rendszerkalibrálás terminológia
| Fogalom | Definíció |
|---|---|
| Rendszerpontosság | Az enkoder kimeneti értéke és a valós pozíció közötti legnagyobb eltérés, beleértve az enkoderhibát, szerelési hibát és vezérlőhibát stb. |
| Felbonthatóság (resolvability) | A legkisebb észlelhető helyváltoztatás, amelyet az enkoder detektálhat; minél nagyobb, annál kisebb mozgások észlelhetők |
| Ismételhetőség | A mérési eredmények következetessége, amikor többször visszatérünk ugyanarra a pozícióra; főleg mechanikai holtjáték és jelingadozás befolyásolja |
| Lineáris hiba | A nemlineáris eltérés az enkoder kimenete és a tényleges elmozdulás között; általában kalibrációval vagy szoftveres kompenzációval csökkenthető |
| Nullapont-hiba (zero offset) | A Z fázis vagy az origo jel és a tényleges mechanikai nullapont közötti eltolódás; mechanikusan vagy szoftveresen korrigálható |
| Kódolási hiba | Apró eltérések, melyeket a kódtárcsa gyártási pontatlanságai, a mágneses pólusok egyenetlen eloszlása vagy rossz szerelés okozhatnak |
| Kalibrációs tényező | A rendszer kalibrálásához vagy lineáris kompenzációhoz használt paraméter, amely a teljes pontosság javítását szolgálja |
| PID visszacsatolás | Egy szervo rendszerben az enkoder mint érzékelő működik a zárt szabályozási körben; a P, I és D beállítások segítségével pontosan követhető a megadott mozgáscél |
| Hibás visszatérés (Hysteresis) | Pozíció-hiba, amikor irányváltáskor térünk vissza a pozícióra; részben a holtjáték vagy a súrlódás okozza. Előfordulhat egyes inkrementális enkoderekben vagy hajtóművekben |
Egyéb gyakori kifejezések és kiegészítő megjegyzések
| Fogalom | Definíció |
|---|---|
| Gray-kód (Gray Code) | Olyan kódolási forma, amelyben két szomszédos kódszó csak egy bitben különbözik; csökkenti a váltási ingadozásokat; abszolút enkoderekben gyakori |
| Bináris kód (Binary Code) | Az abszolút enkoder egyenesen bináris formában adja ki az értéket, a vezérlő könnyen értelmezi |
| BCD-kód (Binary-Coded Decimal) | Minden 4 bit egy decimális számjegyet képvisel; néhány régebbi abszolút enkoderben vagy mérőműszerben található |
| Excess Code | Egy eltolásos kódolási mód, amely simább átmeneteket tesz lehetővé; néhány régebbi vagy egyedileg testreszabott abszolút enkodernél használatos |
| Többfordulós fogaskerekek | Egy mechanikus multiturn abszolút enkoder belsejében lévő fogaskerekekkel mérik a fordulatok számát |
| Elektronikus multiturn | Belső áramkör vagy mágneses memória segítségével jegyzi a fordulatokat, nincs szükség mechanikus fogaskerekekre; gyakran fordul elő szénkefe nélküli (BLDC) szervomotorok esetében |
| UVW csatornák | Inkrementális kommutációs jelek a háromfázisú motor tekercselés szinkronizálására; gyakori szervomotoroknál és BLDC meghajtásoknál |
| S/N arány (Signal to Noise Ratio) | A jel és a zaj arányát méri, a kimeneti jel tisztaságának és stabilitásának értékelésére |
| Maximális fordulatszám (max speed) | Az a legnagyobb fordulatszám, amelyen az enkoder még biztonságosan és pontosságát megtartva üzemel; e fölött torzulhat a jel vagy gyorsabban kopnak a csapágyak |
| Maximális lineáris sebesség | Az a legnagyobb haladási sebesség, amelyet a lineáris enkoder még hibamentesen mérni tud; túllépésnél hiányozhat a sávszélesség az inkrementális jelhez vagy adatokhoz |
| Redundáns enkoder | Dupla szenzorral vagy két kimenettel rendelkező enkoder, biztonságkritikus alkalmazásokra (pl. SIL3). Ha a fő enkoder meghibásodik, az így rendelkezésre álló tartalékveszi át a szerepét |
Hivatkozási szabványok és kiegészítések
- IEC 60050-351: Ipari mérés és vezérlés terminológiája
- ISO 13849: Gépek biztonsági funkcióinak szabványa (gyakran hivatkoznak rá biztonsági enkoderek esetén)
- IEC 60529: Burkolati védettségi fokozatok (IP osztályok) meghatározása
- IEC 61800-5-2: Változtatható sebességű hajtásrendszerek biztonsági követelményei; gyakran előfordul szervo- és funkcionálisbiztonság-enkodereknél
- CiA 406: CANopen enkoder eszközspecifikáció
- IEC 61158: Ipari fieldbus protokollcsalád
- EnDat, BiSS, SERCOS: Főbb soros kommunikációs protokollok enkoderekhez
Megjegyzés: A definíciók némileg eltérhetnek az egyes gyártók vagy ipari szabványok szerint. Konkrét termék esetén javasolt a termék dokumentációjának megtekintése. Ezt az oldalt folyamatosan frissítjük, hogy lefedjük az újabb technológiákat és megjelenő alkalmazásokat. Kérjük, hogy ossza meg észrevételeit és kiegészítéseit Encoder.wiki oldalon!