Istoria encoderelor
Encoderele sunt senzori esențiali în sistemele moderne de control industrial și automatizare. Originea lor datează din anii 1940, când au apărut ca convertoare unghiulare mecanice. Odată cu avansurile în electronică, optică, comunicații și MEMS, encoderele au evoluat în platforme multifuncționale cu precizie la nivel de nanometri, comunicare inteligentă și capacități de autodiagnoză.
1940–1960: Protoptipuri timpurii și era mecanică
- În anii 1940, datorită tehnologiilor radar și de navigație aeriană, ingineri germani și britanici au dezvoltat convertoare rotative cu perii pentru a măsura deplasarea unghiulară.
- În 1947, Bell Labs (SUA) a propus conversia unghiurilor mecanice în semnale electrice, un prototip al discului encoder.
- La începutul anilor 1950, au apărut primele encodere mecanice, folosind contacte rotative pentru a genera semnale de comutare.
- Aceste encodere generau adesea cod Gray, folosit în telemetrie militară și computere analogice.
Caracteristici:
- Contact mecanic complet, susceptibil la uzură și semnale instabile
- Ieșire analogică sau pe bază de comutare
- Utilizare limitată, în special în laboratoare militare
1970–1980: Ascensiunea encoderelor optice și incrementale
- În 1971, BEI Precision Instruments (SUA) a lansat primul encoder incremental optic comercial.
- Discurile gravate din plastic sau sticlă permiteau trecerea luminii, detectată de fotodiode pentru a genera semnale A/B.
- În 1974, Heidenhain (Germania) a introdus canalul Z (impuls de origine).
- În 1976, Koyo Electronics (Japonia) a lansat encodere industriale, extinzându-le în sistemele CNC.
Inovații:
- Detecție fără contact => durată de viață crescută
- Interfețe standard TTL și HTL
- Rezoluții de 1000–5000 PPR
1990: Encodere absolute și control digital
- Între 1989 și 1992, companii europene precum Baumer și Heidenhain au lansat encodere absolute single-turn, bazate pe discuri multi-pistă.
- În 1993, SICK Stegmann (Germania) a introdus encodere absolute multi-turn cu numărătoare mecanice sau senzori magnetici.
- SSI (Synchronous Serial Interface) a devenit standard de comunicație serială, promovat de Hubner.
- Au apărut encodere programabile, cu setări configurabile software.
Progrese tehnice:
- Păstrare a poziției după oprirea alimentării
- CIP-uri ASIC => miniaturizare și integrare ridicată
- Fiabilitate și imunizare la zgomot sporite
2000: Fieldbus, Ethernet și integrare de sistem
- Encoderele au adoptat comunicații Fieldbus industriale: CANopen, Profibus, DeviceNet.
- Protocoalele Ethernet industriale (EtherCAT, Profinet, EtherNet/IP) au devenit standarde în controlul de mare viteză.
- În 2005, Tamagawa (Japonia) a lansat encodere certificate SIL2, folosite în lifturi, roboți și sisteme feroviare.
- Funcții precum compensarea temperaturii, filtrare digitală și autodiagnostic au devenit obișnuite.
Tendințe:
- Comunicație în rețea vs. cablare pulsuri
- Rezoluție multi-turn >30 biți
- Configurare online și actualizări la distanță
2010–Prezent: Encodere inteligente, micro kituri și wireless
- Encodere inteligente cu Bluetooth, IO-Link și Wi-Fi industrial permit comunicare bidirecțională cu PLC sau cloud.
- Kituri magnetice de encoder pentru roboți colaborativi, AGV-uri și drone, diametre <12 mm și greutate <10g.
- Encodere magnetice liniare de înaltă rezoluție (ex. Renishaw, RSF) pentru industrie semiconductor cu precizie nanometrică.
- Senzori hibrizi cu recunoaștere vizuală și IMU integrate oferă date 6-DOF.
Perspective viitoare
- Inteligență + Edge Computing: Prelucrare locală, AI de margine și mentenanță predictivă.
- Senzorizare multidimensională: Integrare IMU, temperatură, cuplu, accelerație.
- Encodere definite software: Configurare de la distanță a rezoluției și protocoalelor.
- Design ecologic: Consum redus, materiale fără frecare, instalare modulară.
- Lanț de aprovizionare localizat: Independență tehnologică în gratări, cipuri și protocoale.
Concluzie
Evoluția encoderelor reflectă transformarea industriei – de la analogic la digital, de la centralizat la inteligent. Pornind din aplicații militare, encoderele sunt acum omniprezente în industrie. Înțelegerea istoriei lor ne ajută să înțelegem esența lor tehnică și să anticipăm viitorul senzorilor industriali.