Tipuri de encodere

Encoderele sunt “ochelarii” sistemelor de automatizare industrială și control de mișcare de înaltă precizie, care transformă cu exactitate mișcarea mecanică în semnale electrice. În funcție de cerințele aplicației și de tehnologia utilizată, ele pot fi clasificate din trei perspective: tipul semnalului de ieșire, modul de măsurare și principiul de detecție. Mai jos găsiți o analiză profesională și detaliată.

I. Clasificare după tipul semnalului de ieșire

1. Encoder incremental (Incremental Encoder)

• Principiu de funcționare
  Generează prin senzori optici sau magnetici impulse A/B în cuadratură, iar faza Z oferă un singur puls de referință (zero).
• Indicatori cheie
  • Rezoluție: tipic 500–10 000 PPR; prin interpolare (4×, 16×) poate ajunge la zeci de mii sau milioane de PPR.
  • Calitate semnal: eroare de fază < 5°, jitter < ±1 LSB.
• Standard de ieșire: TTL (0–5 V), HTL (10–30 V), RS‑422 diferențial.
• Avantaje & limitări
  • Avantaje: cost redus, răspuns rapid; ideal pentru control în buclă închisă de viteză/poziție.
  • Limitări: pierde poziția la căderea alimentării; necesită contor extern și procedură de re-homing.
• Aplicații tipice: servo-drive-uri, măsurarea vitezei motoarelor, monitorizarea cursei mecanismelor alternative.

2. Encoder absolut (Absolute Encoder)

• Principiu de funcționare
  Fiecare poziție corespunde unui cod binar sau Gray unic, se poate citi poziția absolută fără re-homing; variantele multi-turn folosesc angrenaje sau circuite de numărare a tururilor.
• Indicatori cheie
  • Rezoluție single‑turn: 8–20 bit; multi‑turn: 16–32 bit.
  • Formate cod: Gray, Binary, BCD, Excess‑3 etc.
• Interfețe: SSI, BiSS‑C, EnDat 2.2 (sincron), CANopen, Profinet (rețea).
• Avantaje & limitări
  • Avantaje: păstrează poziția la căderea alimentării; potrivit pentru sisteme multi‑ax cu fiabilitate ridicată; suportă parametrizare online.
  • Limitări: cost mai ridicat; interfețe seriale necesită controlere cu bandă largă.
• Aplicații tipice: articulații de roboți, centre CNC multi‑ax, sisteme critice de siguranță.

3. Encoder hibrid (Hybrid Encoder)

• Definiție
  Combină în același dispozitiv semnale incrementale și absolute, oferind atât impulse rapide, cât și poziție absolută.
• Caracteristici
  Furnizează simultan impulsuri de mare viteză și valoare absolută, frecvent folosit în sisteme SIL de redundanță de siguranță.
• Aplicații tipice: sisteme de siguranță SIL, monitorizarea parașutelor aerospațiale, AGV în logistică inteligentă.

II. Clasificare după forma de măsurare

1. Encoder rotativ (Rotary Encoder)

• Construcție: arbore plin/vid/semivid, montaj flange sau panou.
• Date mecanice: diametru arbore φ3–φ20 mm; sarcină radială 10–50 N; sarcină axială 5–20 N; durata de viață a rulmenților L₁₀ ≥ 10⁷ h.
• Recomandări montaj: concentricitate < 0,05 mm; evitați sarcinile laterale și vibrațiile puternice.
• Exemple aplicații: feedback servo‑motor, control mese rotative, poziționare supape.

2. Encoder liniar (Linear Encoder)

• Tipuri: șină optică, magnetică sau capacitivă; distanța dintre capul de citire și șină 0,1–1 mm.
• Precizie: rezoluție 0,01–1 µm; eroare de linearitate < ±1 µm/m.
• Medii de funcționare: varianta optică necesită mediu curat; varianta magnetică funcționează și în prezența pulberilor sau a ceții uleioase.
• Exemple aplicații: mese CNC, brațe de măsurare CMM, mașini de expunere semiconductori.

3. Encoder cu cablu retractabil (Draw‑Wire Encoder)

• Construcție: tambur cu cablu de oțel și arc de tensiune, cursă de câțiva metri.
• Precizie: rezoluție 0,1 mm; repetabilitate < ±0,5 mm.
• Scenarii uzuale: măsurarea înălțimii platformelor, detectarea poziției perdelelor rulante, sondaje în tunele.
• Recomandări montaj: cablu tensionat vertical, evitați tragerile și îndoirile unghiulare.

III. Clasificare după principiul de detecție

1. Encoder optic (Optical Encoder)

• Metodă detecție
  Sursă de lumină → disc codificator → fotodetector; pulsuri generate de variații de transmisie/reflexie.
• Avantaj rezoluție: până la milioane de PPR; jitter < ±0,1 arcsec.
• Limitări: sensibil la praf, ulei și variații de temperatură.
• Standard: conform ISO 23125 pentru encodere optice.

2. Encoder magnetic (Magnetic Encoder)

• Metodă detecție
  Senzori Hall sau magnetorezistivi detectează schimbările câmpului magnetic.
• Fiabilitate: rezistent la contaminare, vibrații și drift termic; precizie tipică 0,1–0,5°.
• Exemple aplicații: poziționare cabine de lift, monitorizare unghiulară în utilaje grele.
• Standard: conform DIN 32701 pentru encodere magnetice.

3. Encoder capacitiv (Capacitive Encoder)

• Metodă detecție
  Măsoară variații de capacitanță între electrozi prin excitație AC.
• Caracteristici: consum redus, compact, rezistent la vibrații; precizie ±1 µm.
• Limitări: sensibil la medii metalice și la sarcini electrostatice.
• Exemple aplicații: micro‑roboți, brațe robotice medicale, platforme micro/nano.

4. Encoder inductiv (Inductive Encoder)

• Metodă detecție
  Măsoară distanța prin variații de cuplaj inductiv între bobină și ținta metalică.
• Avantaje: toleră temperaturi și presiuni înalte și interferențe electromagnetice puternice.
• Precizie: tipic ±10 µm; potrivit pentru industria grea și transport feroviar.
• Standard: conform IEC 62130 pentru senzori de poziție inductivi.

IV. Recomandări pentru selecție

1. Clarificați cerințele: tipul de mișcare (rotativ/linear), semnal (incremental/absolut).
2. Potrivire precizie‑viteză: rezoluții înalte necesită lățime de bandă adecvată și capacitate de interpolare în controler.
3. Adaptare la mediu: optic pentru camere curate; magnetic/inductiv pentru condiții dure.
4. Fiabilitate mecanică: evaluați sarcina rulmenților, durata de viață și alinierea la montaj.
5. Compatibilitate comunicații: asigurați suportul protocolului și al interfeței pentru integrare și diagnostic.

Prin această clasificare tridimensională și comparare de performanță, puteți alege rapid tipul de encoder cel mai potrivit, optimiza performanța echipamentului și reduce costurile de dezvoltare și mentenanță.