Soorten encoders

Encoders zijn de “ogen” van industriële automatisering en nauwkeurige bewegingsbesturing, en zetten mechanische bewegingen om in elektrische signalen met hoge precisie. Afhankelijk van de toepassingsvereisten en gebruikte technologie kunnen encoders worden ingedeeld naar type uitgangssignaal, meetvorm en detectieprincipe. Hieronder een professionele en gedetailleerde uiteenzetting.

I. Indeling naar type uitgangssignaal

1. Inkrementele encoder (Incremental Encoder)

• Werking
  Gebruikt optische of magnetische sensoren om A/B‑fase kwadratuurpulsen te genereren, met een enkele Z‑puls voor nulreferentie.
• Belangrijke specificaties
  • Resolutie: typisch 500–10 000 PPR; met interpolatie (4×, 16×) op te schalen naar tienduizenden of miljoenen PPR.
  • Signaalkwaliteit: fasefout < 5°, jitter < ±1 LSB.
• Uitgangsstandaarden: TTL (0–5 V), HTL (10–30 V), RS‑422 differentieel.
• Voordelen en nadelen
  • Voordelen: lage kosten, snelle respons, ideaal voor gesloten‑lussturing van snelheid/positie.
  • Nadelen: bij spanningsverlies raakt positie verloren; externe teller en homing vereist.
• Toepassingen: servoaandrijvingen, motordraaisnelheidmeting, monitoring van heen‑en‑weergang in machines.

2. Absolute encoder (Absolute Encoder)

• Werking
  Iedere positie heeft een unieke binaire of Gray‑code, direct uitleesbaar zonder te hoeven homing; multi‑turn versies gebruiken tandwielen of elektronische tellers.
• Belangrijke specificaties
  • Single‑turn resolutie: 8–20 bit; multi‑turn bereik: 16–32 bit.
  • Codeformaten: Gray, binair, BCD, Excess‑3 enz.
• Interface: SSI, BiSS‑C, EnDat 2.2 (gesynchroniseerd), CANopen, Profinet (Ethernet).
• Voordelen en nadelen
  • Voordelen: positie blijft behouden bij spanningsverlies; geschikt voor betrouwbaar multi‑assige systemen; online parameterinstelling mogelijk.
  • Nadelen: hogere kosten; seriële interfaces vereisen controllers met hoge bandbreedte.
• Toepassingen: robotgewrichten, multi‑axis CNC‑machines, veiligheidskritische systemen.

3. Hybride encoder (Hybrid Encoder)

• Definitie
  Combineert inkrementele en absolute signalen in één apparaat, biedt zowel hoge‑snelheidspulsen als absolute posities.
• Kenmerken
  Biedt gelijktijdig snelle pulsen en absolute posities, vaak gebruikt in SIL‑veiligheidsredundantie.
• Toepassingen: SIL‑klasse veiligheidssystemen, parachutebewaking in de lucht‑ en ruimtevaart, slimme AGV‑logistiek.

II. Indeling naar meetvorm

1. Rotatie‑encoder (Rotary Encoder)

• Constructie: massieve, holle of halfholle as; flens‑ of paneelmontage.
• Mechanische specificaties: asdiameter φ3–φ20 mm; radiale belasting 10–50 N; axiale belasting 5–20 N; lagerlevensduur L₁₀ ≥ 10⁷ h.
• Montagetips: coaxialiteit < 0,05 mm; voorkom zijbelasting en zware trillingen.
• Voorbeelden: servo‑motor feedback, draaiplatetoepassingen, kleppositiebepaling.

2. Lineaire encoder (Linear Encoder)

• Typen: optische lineaire schaal, magnetische schaal, capacitieve schaal; sensorafstand 0,1–1 mm.
• Nauwkeurigheid: resolutie 0,01–1 µm; lineaire fout < ±1 µm/m.
• Milieutolerantie: optisch in stofvrije omgeving; magnetisch in olie‑ en stofrijke omgevingen.
• Voorbeelden: CNC‑machineglijtafels, CMM‑meethanden, mask aligners in de halfgeleiderindustrie.

3. Trekdraad‑encoder (Draw‑Wire Encoder)

• Constructie: stalen kabel op spoel met veerontspanning, meettraject tot enkele meters.
• Nauwkeurigheid: resolutie 0,1 mm; herhaalbaarheid < ±0,5 mm.
• Toepassingen: hoogtebepaling van hefplatformen, rolluikpositie‑detectie, tunnelinspectie.
• Montageadvies: kabel verticaal en strak spannen, vermijd zijwaartse belasting en knikken.

III. Indeling naar detectieprincipe

1. Optische encoder (Optical Encoder)

• Detectiemethode
  Lichtbron → coderingsschijf → fotodetector, pulsen ontstaan door transmissie-/reflectiewijzigingen.
• Resolutievoordeel: tot miljoenen PPR; jitter < ±0,1 arcsec.
• Nadelen: gevoelig voor stof, olie en temperatuurschommelingen.
• Standaard: conform ISO 23125 voor optische encoders.

2. Magnetische encoder (Magnetic Encoder)

• Detectiemethode
  Hall‑elementen of magnetoresistieve sensoren meten magneetveldveranderingen.
• Betrouwbaarheid: bestand tegen vervuiling, trillingen en temperatuurdrift; typische nauwkeurigheid 0,1–0,5°.
• Toepassingen: liftbak‑positionering, hoekbewaking bij zware machines.
• Standaard: conform DIN 32701 voor magnetische encoders.

3. Capacitive encoder (Capacitive Encoder)

• Detectiemethode
  Capaciteitsverandering tussen platen gemeten met AC‑excitatiesignaal.
• Kenmerken: laag verbruik, compact, trillingsbestendig; nauwkeurigheid ±1 µm.
• Nadelen: gevoelig voor metalen omgevingen en statische elektriciteit.
• Toepassingen: micro‑robots, medische robotarmen, micro‑/nanoplatforms.

4. Inductieve encoder (Inductive Encoder)

• Detectiemethode
  Inductieve koppeling tussen spoel en metalen doel meet afstandsveranderingen.
• Voordelen: bestand tegen hoge temperatuur, druk en sterke elektromagnetische interferentie.
• Nauwkeurigheid: meestal ±10 µm; geschikt voor zware industrie en spoorvervoer.
• Standaard: volgens IEC 62130 voor inductieve positiedetectoren.

IV. Keuzeadvies

1. Behoeften vaststellen: type beweging (rotatie/lineair), signaaltype (inkrementieel/absoluut).
2. Nauwkeurigheid versus snelheid: hoge resolutie vereist voldoende controller‑bandbreedte en interpolatiemogelijkheden.
3. Milieupassen: optisch voor stofvrije ruimten, magnetisch/inductief voor ruwe omgevingen.
4. Mechanische betrouwbaarheid: let op lagerbelasting, levensduur en juiste uitlijning.
5. Communicatiecompatibiliteit: zorg dat het gekozen protocol en de interface systeemintegratie en diagnostiek ondersteunen.

Met deze drievoudige classificatie en prestatievergelijking vind je snel de meest geschikte encoder, optimaliseer je de apparaatprestaties en verlaag je ontwikkel‑ en onderhoudskosten.