Wat is een encoder?
Een encoder is een sensorapparaat dat fysieke beweging (zoals rotatie, lineaire verplaatsing of snelheid) omzet in een elektrisch signaal, bedoeld voor realtime monitoring, feedback en controle in digitale besturingssystemen zoals PLC's, aandrijvingen of industriële computers. Encoders zijn essentieel in sectoren zoals industriële automatisering, robotica, CNC-machines, medische apparatuur en de lucht- en ruimtevaart, waar nauwkeurige positionering en gesloten-lusregeling vereist zijn.
Overzicht van encodertypes (Comprehensive Classification of Encoders)
Encoders kunnen worden ingedeeld op basis van meerdere technische aspecten, waaronder meetvorm, type uitgangssignaal, detectieprincipe en communicatietechniek.
1. Indeling op meetvorm (By Measurement Format)
| Type | Beschrijving |
|---|---|
| Roterende encoder (Rotary Encoder) | Detecteert roterende bewegingen zoals assen of schijven |
| Lineaire encoder (Linear Encoder) | Detecteert lineaire verplaatsingen, gebruikt in bewerkingsmachines en positioneringssystemen |
| Trekdraadencoder (Draw Wire Encoder) | Meet lange afstanden met behulp van een trekkabel |
| Encoderkit (Encoder Kit) | Modulair ontwerp zonder behuizing, geschikt voor kleine motorintegraties |
2. Indeling op uitgangssignaal (By Signal Output Type)
| Type | Beschrijving |
|---|---|
| Incrementele encoder (Incremental Encoder) | Geeft relatieve pulssignalen (A/B/Z), vereist continue telling |
| Absolute encoder (Absolute Encoder) | Geeft absolute positie, onderverdeeld in single-turn en multi-turn varianten |
| Analoge encoder (Analog Encoder) | Levert continue spannings- of stroomsignalen (zoals 0–10V of 4–20mA) |
3. Indeling op detectieprincipe (By Sensing Technology)
| Principe | Kenmerken en toepassingen |
|---|---|
| Optisch (Optical) | Hoge precisie, geschikt voor schone omgevingen |
| Magnetisch (Magnetic) | Stof- en olie-bestendig, ideaal voor ruwe industriële omstandigheden |
| Capacitief (Capacitive) | Compact, trillingsbestendig, laag energieverbruik |
| Inductief (Inductive) | Zeer ongevoelig voor storingen, geschikt voor zware industriële toepassingen |
4. Indeling op communicatie-interface (By Communication Interface)
| Interface | Beschrijving |
|---|---|
| A/B/Z-pulsen | Standaard incrementeel signaal, breed compatibel |
| Analoge interface | Geschikt voor oudere of traditionele PLC-systemen |
| Seriële interface (SSI/BiSS) | Hoge precisie en realtime prestaties |
| Industriële veldbus (CANopen/Profibus) | Flexibel netwerk met meerdere apparaten |
| Industrieel Ethernet (EtherCAT/Profinet) | Zeer realtime geschikt voor complexe automatiseringsnetwerken |
Werking van encoders (How Encoders Work)
Encoders bestaan doorgaans uit de volgende onderdelen:
- Bewegend onderdeel: Rotatieas, lineaire geleider of kabelmechanisme
- Codeerschijf/magnetische tape: Periodieke structuur voor positielezing
- Detectiecomponent: Optische sensor, magneetsensor, capacitieve plaat of inductieve spoel
- Signaalverwerkingseenheid: Zet detectiesignalen om naar standaard uitgangssignalen
- Uitgangsinterface: Verbindt met controller voor gegevensoverdracht
Bij beweging van het te meten object, registreert de encoder de positie en zet dit om naar een elektrisch signaal. De omzetting verschilt per type encoder: optisch gebruikt lichtstralen en codeerschijven, magnetisch detecteert veldveranderingen, en capacitief werkt via variaties in elektrische velden.
Belangrijke encoderparameters (Key Performance Metrics)
| Parameter | Beschrijving |
|---|---|
| Resolutie (Resolution) | Aantal signalen per eenheid beweging (zoals PPR of bits) |
| Nauwkeurigheid (Accuracy) | Maximale afwijking tussen werkelijke en gemeten waarde |
| Herhaalbaarheid (Repeatability) | Consistentie bij herhaalde metingen van dezelfde positie |
| Maximale frequentie | Hoogste verwerkbare bewegingssnelheid met betrouwbare output |
| Uitgangsniveau | Elektrische standaarden zoals TTL, HTL, RS422 |
| IP-beschermingsgraad | Zoals IP65 of IP67, geeft stof- en waterdichtheid aan |
Typische toepassingen van encoders (Common Applications)
- Industriële automatisering: Positionering op transportbanden, servobesturing
- CNC-machines: X/Y/Z-aspositie en gereedschapswissel
- Robotsystemen: Hoekdetectie van gewrichten en wielrotatie
- Medische apparatuur: MRI- en CT-scanbewegingscontrole
- Hernieuwbare energie: Nacelle-positionering bij windturbines, zonnevolgsystemen
- Lucht- en ruimtevaart: Sturing van roeren en positiebepaling in vliegtuigen
Encoderstructuur en signaalillustratie
Afbeelding 1: Typisch uiterlijk van een roterende encoder
Afbeelding 2: Doorsnede met codeerschijf, sensor en signaalverwerking
Relevante normen (Relevant Standards)
- IEC 60050-351: Terminologie voor industriële metingen
- ISO 13849: Machineveiligheidsnorm (voor veilige encoders)
- IEC 60529: IP-beschermingsgraden voor behuizingen
- IEC 61800-5-2: Functionele veiligheid van aandrijfsystemen
- CiA 406: CANopen-specificatie voor encoders
- IEC 61158: Communicatieprotocollen voor veldbussen
Verklarende woordenlijst (Glossary)
| Term | Betekenis |
|---|---|
| PPR | Pulses Per Revolution (pulsen per omwenteling) |
| CPR | Counts Per Revolution (tellingen per omwenteling) |
| Z-kanaal | Referentiesignaal per omwenteling bij incrementele encoders |
| TTL | 5V digitaal signaalstandaard |
| HTL | 10–30V uitgang met hoge storingsbestendigheid |
| RS422 | Differentieel signaal voor langeafstandstransmissie |
| SSI | Synchrone seriële interface voor absolute positiewaarden |
| BiSS | Open protocol voor seriële, realtime communicatie |
Samenvatting: Encoders vormen de brug tussen fysieke beweging en digitale controle. Kennis van types, werking, structuur en standaarden is essentieel voor optimale toepassing in automatisering en precisiebesturing.