Sejarah Encoder

Encoder adalah sensor penting dalam sistem kontrol dan otomatisasi industri modern. Asalnya dapat ditelusuri kembali ke tahun 1940-an, dimulai sebagai konverter sudut mekanis. Dengan kemajuan di bidang elektronik, optik, komunikasi, dan teknologi MEMS, encoder telah berevolusi menjadi platform multifungsi dengan presisi nano, komunikasi cerdas, dan kemampuan diagnostik mandiri.

1940–1960-an: Prototipe Awal dan Era Mekanis

• Pada 1940-an, dipicu oleh teknologi radar militer dan navigasi penerbangan, insinyur Jerman dan Inggris mengembangkan konverter rotary tipe sikat untuk mengukur perpindahan sudut.
• Pada tahun 1947, Bell Labs (AS) mengusulkan konsep mengubah sudut mekanis menjadi sinyal pulsa listrik, cikal bakal disk encoder.
• Awal tahun 1950-an, encoder mekanis pertama diperkenalkan, menggunakan prinsip kontak sikat untuk menghasilkan sinyal saklar.
• Encoder ini biasanya menghasilkan Kode Gray, digunakan dalam alat ukur militer dan komputer analog awal.

Ciri khas:

• Kontak mekanis penuh, mudah aus dan sinyal tidak stabil
• Output berupa sinyal saklar atau tegangan analog
• Digunakan terbatas di laboratorium militer

1970–1980-an: Munculnya Encoder Optik dan Inkremental

• Pada tahun 1971, BEI Precision Instruments (AS) meluncurkan encoder inkremental optik komersial pertama, merevolusi industri.
• Disk kisi dari plastik atau kaca memiliki pola garis. Cahaya yang melewati pola ini terdeteksi oleh fotodioda, menghasilkan sinyal pulsa A/B.
• Pada tahun 1974, Heidenhain (Jerman) menambahkan saluran Z (pulsa nol) untuk referensi titik awal.
• Tahun 1976, Koyo Electronics (Jepang) memperkenalkan encoder inkremental industri yang digunakan dalam sistem CNC dan menjadi populer secara luas.

Inovasi:

• Pengukuran tanpa kontak memperpanjang umur dan keandalan
• Antarmuka output TTL dan HTL menjadi standar
• Resolusi mencapai 1000–5000 PPR

1990-an: Encoder Absolut dan Era Kontrol Digital

• Dari 1989 hingga 1992, produsen Eropa seperti Baumer dan Heidenhain memperkenalkan encoder absolut satu putaran, menggunakan disk multi-lintasan dan fotodetektor untuk menghasilkan data posisi paralel.
• Pada tahun 1993, SICK Stegmann (Jerman) mengembangkan encoder absolut multi-putaran menggunakan penghitung roda gigi atau sensor magnetik.
• SSI (Synchronous Serial Interface) menjadi standar komunikasi serial yang dipromosikan oleh Hubner (Jerman).
• Encoder yang dapat diprogram memungkinkan pengguna mengatur resolusi dan arah melalui perangkat lunak.

Terobosan teknis:

• Encoder dapat menyimpan posisi meski kehilangan daya
• Chip ASIC terintegrasi memungkinkan miniaturisasi dan integrasi tinggi
• Keandalan dan ketahanan terhadap gangguan meningkat

2000-an: Fieldbus, Ethernet, dan Integrasi Sistem

• Encoder mulai mengadopsi komunikasi fieldbus industri: CANopen (CiA 406), Profibus, DeviceNet, cocok untuk jaringan multi-node.
• Protokol Ethernet industri seperti EtherCAT (Beckhoff), Profinet (Siemens), dan EtherNet/IP (Rockwell) menjadi arus utama dalam kontrol kecepatan tinggi.
• Pada tahun 2005, Tamagawa (Jepang) meluncurkan encoder rotary dengan redundansi bersertifikat SIL2, digunakan dalam lift, robot, dan sistem kereta.
• Encoder mulai mengintegrasikan kompensasi suhu, penyaringan digital, dan diagnostik mandiri, menuju sensor pintar.

Tren utama:

• Komunikasi jaringan menggantikan kabel pulsa tradisional
• Resolusi multi-putaran melebihi 30 bit
• Mendukung hot-plug, konfigurasi online, dan pembaruan jarak jauh

2010-an hingga Sekarang: Encoder Pintar dan Miniatur

• Encoder pintar mendukung Bluetooth, IO-Link, dan Wi-Fi industri, memungkinkan komunikasi dua arah dengan PLC atau cloud.
• Muncul kit encoder magnetik untuk robot kolaboratif, AGV, dan drone, dengan diameter sekecil Φ12 mm dan berat di bawah 10g.
• Encoder linier magnetik resolusi tinggi (misalnya Renishaw, RSF) digunakan di industri semikonduktor dengan presisi sub-mikron hingga nanometer.
• Sensor hibrida dengan pengenalan visual dan IMU terintegrasi mulai digunakan untuk data gerakan 6-DOF penuh.

Tren Masa Depan

1. Kecerdasan + Edge Computing: Encoder akan memiliki prosesor internal untuk pra-pemrosesan data, perawatan prediktif, dan AI di tepi jaringan.
2. Sensor Fusi Multi-dimensi: Mengintegrasikan sensor suhu, IMU, torsi, dan percepatan untuk deteksi gerakan komprehensif.
3. Encoder yang Didefinisikan Perangkat Lunak (SD-E): Konfigurasi resolusi, arah, protokol komunikasi, dan diagnostik dari jarak jauh.
4. Desain Energi Ramah Lingkungan: Konsumsi daya rendah, bahan tanpa gesekan, dan pemasangan modular menjadi prioritas.
5. Optimalisasi Rantai Pasokan Global: Negara-negara meningkatkan kemampuan lokal dalam produksi grating, chip khusus, dan protokol komunikasi.

Kesimpulan

Evolusi encoder mencerminkan transformasi industri yang lebih luas—dari analog ke digital, dari sistem terpusat ke cerdas, dan dari sistem tertutup ke terbuka. Berasal dari aplikasi militer, encoder kini menjadi elemen penting dalam berbagai industri sipil. Memahami sejarahnya memberi wawasan teknis dan mempersiapkan kita untuk masa depan sensor industri.