📘 Wiki-ul Encoderului
Encoder incremental
Encoderul incremental este unul dintre cei mai utilizați senzori pentru controlul mișcării și este întâlnit pe scară largă în automatizarea industrială, mașini CNC, roboți și sisteme de inspecție automatizate. În continuare prezentăm definiția encoderului incremental, principiul de funcționare, caracteristicile semnalelor de ieșire, indicatorii de performanță, clasificarea structurală, standardele relevante, probleme uzuale de întreținere și un ghid de selecție.
Ce este un encoder incremental (What is an Incremental Encoder)
Un encoder incremental furnizează informații despre deplasarea mecanică sub formă de impulsuri periodice. La fiecare rotație sau la fiecare pas de deplasare se generează un număr fix de impulsuri electrice. Numărarea acestor impulsuri de către un contor/PLC sau un servo-drive permite măsurarea poziției în mod relativ.
Ieșirile tipice includ canalele A și B (în cuadratură, pentru direcție) și canalul Z (un impuls de referință „zero” pe rotație). Pentru că oferă poziție relativă, la întreruperea alimentării informația de poziție se pierde; de aceea se face referențiere (homing) la pornire.
Principiul de funcționare (Working Principle)
Encoder incremental optic
Un LED iluminează un disc (sau o riglă) cu grilaj, cu zone transparente și opace alternate. La rotire/scanare, fotodetectorul produce semnale periodice care, după condiționare, devin impulsuri pătrate (A/B/Z) sau semnale analogice sinus/cos (1 Vpp).
Encoder incremental magnetic
Un ansamblu de magneți (bandă/disc magnetizat) este citit de senzori Hall sau magnetorezistivi. Modulațiile câmpului magnetic generate de rotație sunt convertite în impulsuri periodice.
Direcție și referință
Canalele A și B sunt decalate cu 90° electric (cuadratură), ceea ce permite determinarea sensului de rotație. Canalul Z produce un impuls pe rotație pentru referință.
Caracteristicile semnalelor de ieșire (Signal Characteristics)
| Parametru | Descriere |
|---|---|
| Tipuri de ieșire | Digital A/B/Z (TTL 5 V, HTL 10–30 V, diferențial RS-422), analog sinus/cos 1 Vpp |
| Nivel & interfață | TTL/HTL single-ended sau diferențial (RS-422) pentru imunitate la zgomot |
| Frecvență efectivă | Uzual până la sute de kHz pentru A/B/Z; 1 Vpp permite interpolări la MHz |
| Rezoluție (PPR) | Tipic 100–10 000 PPR; rezoluția sistemului crește cu x4 la numărarea tuturor marginilor (A/B) |
| Fază (A vs B) | 90° ± toleranță (de ex. ±10° electric) |
| Distanță de transmisie | Diferențial RS-422: zeci până la >100 m (depinde de viteză/cablu/terminații) |
Notă: frecvența de ieșire = (PPR × RPM ÷ 60) și poate fi x2/x4 în funcție de metoda de numărare a marginilor.
Encoder incremental vs encoder absolut (Incremental vs Absolute)
| Criteriu | Encoder incremental | Encoder absolut |
|---|---|---|
| Informații de poziție | Relativă; necesită referențiere | Absolută; cod unic pe fiecare poziție |
| Componente de sistem | Contor/PLC/drive pentru numărare | Interfețe seriale (SSI/BiSS/EnDat etc.) |
| Recuperare după power-off | Nu reține poziția | Reține poziția fără referențiere |
| Cost & simplitate | Mai redus, integrare ușoară | Mai ridicat, dar simplifică aplicația |
| Aplicații tipice | Viteză, poziționări relative | Poziționări absolute, siguranță/trace |
Parametri cheie de performanță (Key Specifications)
- Rezoluție (PPR) – impulsuri pe rotație; determină granulația poziției și limita de viteză pentru intrările controlerului.
- Viteză maximă (RPM) – limita mecanică/electronică admisă.
- Clasă de protecție (IP) – de la IP50 la IP67/IP68 pentru praf/umezeală.
- Temperatură de lucru – uzual −20 °C…+85 °C; game extinse disponibile.
- Vibrații/șocuri – tipic 10–20 g vibrații, 50–200 g șocuri (conform fișei tehnice).
- Tip lagăr & sarcină radială/axială – influențează durata de viață și montajul.
Domenii tipice de aplicare (Typical Applications)
- Automatizare industrială – feedback de viteză/poziție pentru linii de producție.
- Mașini CNC – ax principal, avansuri (acolo unde se acceptă poziție relativă).
- Ambalare & tipărire – măsurarea lungimii materialului, sincronizări.
- Echipamente medicale – mese rotative, poziționare subansamble.
- Intralogistică/AGV – feedback motoare tracțiune/role transportoare.
- Ascensoare & macarale – monitorizare mișcare și poziționare relativă.
Standarde și norme (Standards)
- IEC 60529 – clase IP (praf/apă).
- IEC 61000-6-2 / 6-4 – compatibilitate electromagnetică în mediul industrial.
- IEC 60068-2 – teste de mediu (vibrații/șocuri/temperatură).
- EIA/RS-422 – interfață diferențială pentru transmisie robustă.
- ISO 13849-1 – (la nivel de sistem) cerințe de siguranță funcțională pentru mașini.
Întreținere și depanare (Maintenance & Troubleshooting)
Întreținere
- Verificați periodic prinderile mecanice (ax, cuplaje, flanșe).
- Pentru modele optice, mențineți fereastra/scale-ul curate (praf/ulei).
- Inspectați cablurile/conectorii; folosiți ecranare și împământare corectă.
- Respectați raza minimă de curbă a cablului și protejați de tracțiune.
Probleme frecvente
- Nu există semnal – verificați alimentarea, pinout, ecranarea și distanța senzor-scale.
- Pierderea impulsurilor la viteză mare – scădeți PPR sau creșteți frecvența maximă admisă a intrării PLC/drive; folosiți RS-422.
- Jitter/oscilații – verificați rulmenți/cuplaj, rigiditatea montajului; reduceți zgomotul EMC; ajustați histereza intrărilor.
Ghid de selecție (Selection Guide)
- Cerințele aplicației – rotativ/linear, precizie, gamă de viteză.
- Rezoluție vs frecvență – PPR compatibil cu intrarea controlerului (luați în calcul numărarea x1/x2/x4).
- Interfață electrică – TTL/HTL/RS-422 sau 1 Vpp, în funcție de distanță/EMC.
- Mediu & IP – temperatură, praf, umezeală; eventual IP67/IP68.
- Mecanică – diametru ax, tip prindere, sarcini admise, spațiu disponibil.
- Optic vs magnetic – optic pentru rezoluții mari/eroare mică; magnetic pentru medii dificile (praf, ulei, vibrații).
Prin înțelegerea principiului de funcționare, a caracteristicilor semnalului și a condițiilor de aplicare, integratorii pot selecta encodere incrementale potrivite și pot crește fiabilitatea și performanța echipamentelor.