Encoder Terminologi
Denna sida samlar systematiskt och förklarar i detalj vanliga och viktiga tekniska termer inom området encoders. Den täcker elektriska parametrar, utsignal, mekanisk konstruktion, kommunikationsprotokoll, miljöanpassning, precisionskalibrering, funktionell säkerhet, belastningsgränser och mycket annat. Den är lämplig som en långsiktig referens för ingenjörer, systemintegratörer, FoU-personal, tekniska inköpare samt för dem som vill fördjupa sin kunskap om encoders.
Terminologi för encoderutgång och signaler
| Term | Engelsk förkortning | Definition |
|---|---|---|
| Upplösning | Resolution | Antalet signaler som encodern genererar per rörelseenhet, vilket används för att bedöma mätprecisionen. Kan anges i PPR, CPR, bitar, LPI, CPI osv. |
| PPR | Pulses Per Revolution | Antalet pulser per varv, vanligt för inkrementella roterande encoders; visar hur många pulser som produceras vid ett fullt varv |
| CPR | Counts Per Revolution | Antalet räkningstillfällen per varv, ofta inkl. frekvensmultiplicering. Exempelvis vid 4x-avläsning: CPR = PPR × 4 |
| DPI | Dots Per Inch | Antalet “punkter” per tum, ofta i optiska högupplösta skanningar och linjära mätningar |
| CPI | Counts Per Inch | Antalet räkningar per tum (1 inch), används för att bedöma upplösningen på en linjär encoder |
| LPI | Lines Per Inch | Antalet linjer per tum i ett optiskt galler (grating); används även för linjära encoders eller skannrar för att beskriva upplösning |
| Fas A/B | A/B Channels | Två kvadratvågsutgångar med 90° fasförskjutning i en inkrementell encoder; används för att skilja på riktning och för att räkna impulser |
| Fas Z | Zero Pulse / Index | En referenspuls som uppträder endast en gång per varv i en inkrementell encoder; används för att återgå till nollposition (index) |
| N-kanal | N Channel | Annan benämning för fas Z hos vissa fabrikat |
| U/V/W | – | Signalkanaler för kommutering av servomotorer, används vid elektronisk kommutering eller fasdetektering |
| TTL | Transistor-Transistor Logic | Standardnivå 5 V för digital logik, lämplig för kortdistans och hög pulsfrekvens |
| HTL | High Threshold Logic | 10–30 V logiknivå, med hög störningstålighet; lämplig i industrimiljö |
| Open Collector | OC | Öppen kollektor-utgång; kräver extern pull-up-resistor; flexibel vad gäller spänningsanpassning |
| Push-Pull | – | Push-pull-utgång, kan driva last i båda riktningar utan pull-up-resistor; vanligt i industriella encoders |
| Line Driver | LD / RS422 | Standard för differentiell utgång, ökar störningstålighet och möjliggör hög överföringshastighet över långa avstånd |
| Spänningsutgång | Voltage Output | Analog utgång (t.ex. 0–5 V, 0–10 V), lämplig för enkel analog avläsning |
| Strömutgång | Current Output | Analog utgång, ofta 4–20 mA, med hög immunitet mot störningar, lämpad för långa avstånd |
| PWM | Pulse Width Modulation | Använder pulsbreddsmodulering för att överföra positions- eller vinkelinformation; används i skräddarsydda eller speciella tillämpningar |
| 1Vpp/11µApp | – | Analog sinus/cosinus-utgång, vanlig i optiska eller magnetiska galler-encoders för mycket fin interpolering |
Encodertyper, funktionsprincip och detektionsmetoder
| Term | Definition |
|---|---|
| Inkrementell encoder | Ger kontinuerliga pulser som indikerar en positionsförändring; för absolut position måste pulser ackumuleras i en styrenhet eller räknare |
| Absolut encoder | Varje position har en unik kod; positionen kvarstår även utan spänning, lämplig för hög tillförlitlighet eller avancerade flersystemapplikationer |
| Envarvsencoder (singleturn) | Mäter position inom ett varv och lagrar ej antal varv |
| Flervarvsencoder (multiturn) | Inbyggt kugghjul, magnetisk eller induktiv mekanik för att registrera antal varv; finns både mekaniska och elektroniska varianter |
| Optisk encoder | Använder ljuskälla, galler och fotomottagare för beröringsfri mätning; hög upplösning och god noggrannhet |
| Magnetisk encoder | Bygger på Hall-effekt eller magnetoresistivitet för att upptäcka förändringar i magnetfält; mindre känslig för damm och olja, passar i krävande miljöer |
| Kapacitiv encoder | Känner av förändringar i elektriska fältet mellan kondensatorplattor; kompakt konstruktion, lämplig i trånga eller lätta system |
| Induktiv encoder | Mäter vinkel eller förflyttning via elektromagnetisk induktion; tål elektromagnetiska störningar och kraftiga vibrationer |
| Encoder-kit | Även kallad Kit Encoder, moduldesign utan yttre hölje, passande för inbyggnad i motorer eller robotleder m.m. |
| Linencoder med vajer (pull-wire) | Använder stålkabel och trumma för att mäta långa linjära avstånd (hissar, dörrar, kranar m.m.) |
| Roterande encoder | Mäter vinkel och rotationshastighet på en axel; vanligt i motorer, roterbord, servodrivningar |
| Linjär encoder | Mäter linjär rörelse, återfinns i CNC, koordinatmätmaskiner (CMM), halvledarutrustning |
| Multikanals-encoder | Producerar flera typer av signaler (t.ex. A/B/Z + UVW + seriellt gränssnitt) samtidigt för att täcka behov av motorkommutering, positionsdetektion och nätverkskommunikation |
| Programmerbar encoder | Dess utgångstyp, upplösning, riktning m.m. kan konfigureras via programvara eller särskild utrustning |
| Kodningsformat | Kodformat för en absolut encoder, t.ex. Gray Code, Binary, BCD, Excess Code etc. |
Kommunikationsprotokoll och industriella gränssnitt
| Protokoll/Gränssnitt | Definition |
|---|---|
| SSI | Synchronous Serial Interface: synkron seriell överföring för absoluta encoders; enkel struktur och bra immunitet mot störningar |
| BiSS-C | Öppen, höghastighets synkron seriell kommunikation, full duplex och kedjekoppling (daisy-chain) för flera axlar; vanlig i avancerade absoluta encoders |
| EnDat | Dubbelriktat seriegränssnitt från Heidenhain med kontrollfunktioner och högupplöst feedback |
| CANopen | Öppet protokoll över CAN-buss, använder s.k. objektkatalog (object dictionary) och stöder multinodnätverk; brett använt inom europeisk industriell automation |
| Profibus-DP | Fieldbus-standard, hög baudrate, cykliskt datautbyte; ofta i större processkontroll och diskret tillverkning |
| DeviceNet | CAN-bussprotokoll från Allen-Bradley, fokuserar på enkel anslutning mellan basenheter och kontrollers |
| EtherCAT | Realtidsprotokoll över industriellt Ethernet från Beckhoff, stöder distribuerade klockor och flera axlars synkronisering; lämpligt för hög hastighet och hög precision |
| PROFINET | Siemensdriven industriell Ethernetstandard, integrerar IT-teknik och realtidskommunikation; lämplig för fabriks- och processautomation |
| IO-Link | Punkt-till-punkt-protokoll för sensor-aktor, stöder intelligent diagnostik och fjärrparameterinställning |
| Ethernet/IP | Medlem i CIP (Common Industrial Protocol)-familjen, främjas av Rockwell; användbar för distribuerade drivsteg, fältenheter och SCADA |
| Modbus RTU/TCP | Öppet master-slave-baserat protokoll, lämpar sig för utökade fjärr-I/O och distribuerade system |
| UART | Universal Asynchronous Receiver/Transmitter (t.ex. RS232/RS485), vanligt i enkla eller lågpriskodermoduler |
| SPI/I²C | Lågeffekts seriella chipgränssnitt, passande för kompakt design av encoders |
| SERCOS | SErial Real-time COmmunication System, fiberoptik- eller Ethernet-baserat realtidskommunikationsprotokoll för rörelsestyrning; använt i CNC och högprecisa servosystem |
Terminologi för montering och mekaniska gränssnitt
| Term | Definition |
|---|---|
| Massiv axel (solid shaft) | Encoderns centrala axel är en solid cylinder; behöver koppling eller klämma för att överföra vridmoment |
| Hålaxel (hollow shaft) | Encodern har en ihålig axel, som kan monteras direkt på motoraxeln, vilket minskar behovet av extra koppling |
| Halvihålig axel (semi-hollow) | Ihålig axel som är stängd i ena änden; balanserar platsbesparing och enkel montering |
| Flänsmontering (Flange Mount) | Montering av encodern på enheten via frontfläns eller s.k. syncrofläns (DIN-standard); exempelvis rund eller fyrkantig fläns |
| Syncrofläns (Synchro Flange) | Standardrund monteringsfläns som fixeras med klämma eller skruvar |
| Servoklämfläns (servo clamp flange) | Fläns med klämskåra eller positioneringshål, för snabb inriktning och fixering på servomotor eller mekaniskt system |
| Monteringshåls avstånd (pitch) | Avstånd mellan skruvhål i encoderhöljet; måste matcha maskinens monteringsyta |
| Monteringsdjup | Hur långt encoderaxeln eller det ihåliga hylsan skjuts in; för grunt kan det leda till glapp, för djupt riskerar skada |
| Koppling (coupling) | Kopplar encoderns massiva axel med motorns/maskinens axel; vanliga är flexibel koppling, bälgkoppling (bellow) eller styv koppling |
| Radiell/axiell belastning | Maximal radiell eller axiell kraft som encoderns lager klarar; överskridande försämrar livslängd och noggrannhet |
Miljöanpassning och tillförlitlighet
| Term | Definition |
|---|---|
| IP-klass (IP Rating) | Skyddsnivå mot damm och väta enligt IEC 60529, t.ex. IP65, IP67, IP68; högre siffra innebär bättre skydd |
| Arbetstemperatur | Temperaturområde där encodern fungerar inom specificerad noggrannhet, t.ex. -20°C … +85°C |
| Förvaringstemperatur | Tillåtet temperaturområde när enheten är spänningslös |
| Vibrationstålighet | Hur mycket mekanisk vibration encoderlagren och den interna strukturen tål, anges ofta i enheten g |
| Stöttålighet (shock) | Maximal kortvarig hög acceleration/stöt, i enheten g |
| EMC (Electromagnetic Compatibility) | Elektromagnetisk kompatibilitet; innefattar immunitet mot elektromagnetiska störningar samt begränsning av egna oönskade emissioner |
| ESD | Elektrostatisk urladdningsbeständighet (Electrostatic Discharge), bedömer encoderns känslighet för statiska urladdningar |
| SIL-nivå (Safety Integrity Level) | T.ex. SIL2 eller SIL3; för säkerhetskritiska tillämpningar (hissar, robotar, järnvägskontroll m.m.) |
| MTBF (Mean Time Between Failures) | Medeltid mellan fel, som speglar enhetens allmänna tillförlitlighet |
| RoHS / REACH | Direktiv om begränsning av farliga ämnen / regler för kemikalieregistrering, avser miljö- och säkerhetskrav för encodermaterial |
Precision, fel och systemkalibreringsterminologi
| Term | Definition |
|---|---|
| Systemnoggrannhet | Maximalt avvik mellan encoderns utgångsvärde och den verkliga positionen, inkluderande encoderfel, monteringsfel, styrfelsignaler osv. |
| Upplösningsförmåga (resolvability) | Den minsta rörelseförändringen som encodern kan detektera; ju högre denna är, desto mindre rörelser kan urskiljas |
| Repeterbarhet | Mått på hur konsekventa resultaten blir då man återvänder till samma läge flera gånger; påverkas mest av mekaniskt glapp och signalbrus |
| Linjäritetsfel | Den icke-linjära avvikelsen mellan encoderns utgång och det verkliga förflyttningsvärdet; justeras vanligtvis med kalibrering eller mjukvarukompensering |
| Nollpositionfel (zero offset) | Skillnad mellan Z-fasens (eller origo-signalen) och den faktiska mekaniska nollpunkten; kan korrigeras mekaniskt eller i mjukvara |
| Kodningsfel | Små avvikelser som orsakas av skivan i encodern, ojämn magnetisk polfördelning, felaktig montering etc. |
| Kalibreringsfaktor | Parameter som används för systemkalibrering eller linjär kompensation, förbättrar den övergripande noggrannheten |
| PID-återkoppling (PID Feedback) | I ett servosystem fungerar encodern som en sensor i en sluten reglerkrets; med P-, I-, D-justering kan man noggrant följa den inställda rörelsen |
| Hysteres | Positionsfel när man återgår till samma läge efter att ha bytt rörelseriktning, delvis beroende på glapp eller friktion; kan uppstå i vissa inkrementella encoders eller kraftöverföringssystem |
Andra vanliga termer och tillägg
| Term | Definition |
|---|---|
| Gray-kod (Gray Code) | En kodmetod där två intilliggande kodord endast skiljer sig med en bit; minskar skakningsproblem vid bit-övergång; ofta använd i absoluta encoders |
| Binärkod (Binary Code) | En absolut encoder som ger utdata direkt i binär form, vilket är lätt för styrenheten att tolka |
| BCD-kod (Binary-Coded Decimal) | Varje grupp om 4 bit representerar en decimal siffra; finns i en del äldre absoluta encoders och mätenheter |
| Excess Code | En form av förskjuten kodning, möjliggör jämnare övergångar; förekommer i äldre eller specialanpassade absoluta encoders |
| Flervarvs växelsats (multiturn gears) | I en mekanisk flervarvs (multiturn) absolut encoder används inre kugghjul för att registrera antalet varv |
| Elektronisk multiturn | Lagras i en intern krets eller magnetiskt minne utan mekaniska kugghjul; vanligt i borstlösa servomotorer (BLDC) med integrerade encoders |
| UVW-kanaler | Ett slags inkrementella kommutationssignaler för synkronisering av trefaslindningar; vanliga i servomotorer och BLDC-enheter |
| S/N-förhållande (Signal to Noise Ratio) | Förhållandet mellan signal- och brusstyrka; används för att bedöma hur tydlig och stabil encoderns utgång är |
| Max varvtal (max rotational speed) | Den högsta säkra rotationshastigheten där encodern bibehåller noggrannheten; överskridande kan orsaka signaldistorsion eller ökat lagerslitage |
| Max linjär hastighet | Den högsta säkra matningshastigheten där en linjär encoder kan mäta felfritt; överskridande kan leda till otillräcklig bandbredd för inkrementella signaler eller data |
| Redundant encoder | En encoder med två sensorer eller två utgångar för säkerhetskritiska applikationer (t.ex. SIL3). Om huvudenkodern fallerar tar backupencodern över rollen |
Referensstandarder och kompletteringar
- IEC 60050-351: Terminologi för industriell mätning och styrning
- ISO 13849: Standard för maskiners funktionella säkerhet (vanligt förekommande för säkerhetsencoder)
- IEC 60529: Definition av kapslingsklasser (IP-klasser)
- IEC 61800-5-2: Säkerhetskrav för frekvensomriktare och drivsystem med variabel hastighet, vanligt i servo och funktionellt säkra encoders
- CiA 406: CANopen encoderenheters specifikation
- IEC 61158: Familjen av industriella fieldbusprotokoll
- EnDat, BiSS, SERCOS: Huvudsakliga seriella kommunikationsprotokoll för encoders
Obs: Definitionerna kan variera något beroende på tillverkare eller industristandard. För exakta uppgifter rekommenderas att man konsulterar enhetens specifika produktdokumentation. Denna sida uppdateras kontinuerligt för att täcka ny teknik och framväxande applikationer. Välkommen att bidra med kompletteringar och korrigeringar på Encoder.wiki!