Artımlı kodlayıcılar
Artımlı Kodlayıcılar, hareket kontrol sistemlerinde en yaygın kullanılan sensörlerden biri olup, endüstriyel otomasyon, CNC makineleri, robotlar ve otomatik test sistemleri gibi alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu makalede, artımlı kodlayıcıların tanımı, çalışma prensibi, sinyal çıkış özellikleri, performans göstergeleri, yapısal sınıflandırması, endüstri standartları, teknik karşılaştırmaları, yaygın bakım sorunları ve çözümleri ile seçim rehberi ayrıntılı olarak açıklanacaktır.
Artımlı Kodlayıcı Nedir
Artımlı kodlayıcı, mekanik kaymayı periyodik pulse sinyalleri şeklinde çıkaran bir sensördür. Özelliği, her döngü veya belirli bir açı ya da mesafe hareketiyle ilgili olarak belirli sayıda elektriksel pulse üretmesi ve bu pulse'ların dış bir sayaç ya da kontrolör tarafından sayılmasıdır. Bu, pozisyon bilgisinin göreli ölçülmesini sağlar.
Artımlı kodlayıcının çıkardığı sinyaller genellikle A fazı, B fazı (dönüş yönünü belirlemek için dik açı çıkışı) ve Z fazı (her dönüşte bir kez sıfır referans pulse'ı) içerir. Artımlı kodlayıcı yalnızca göreli pozisyon bilgisini sağlar, bu yüzden sistem kapandığında pozisyon verisi kaybolur. Bu nedenle genellikle mekanik ya da elektriksel sıfır ayar cihazları ile donatılmalıdır.
Artımlı Kodlayıcının Çalışma Prensibi
Optik Artımlı Kodlayıcı
Optik artımlı kodlayıcı, LED ışığı kaydırılan bir optik disk üzerine yansıtarak çalışır. Disk üzerinde ışığı geçiren ve geçirmeyen bölgeler sırayla yerleştirilmiştir, bu da fotodetektörde periyodik elektrik sinyallerinin üretilmesine neden olur. Bu sinyaller, elektronik devreler tarafından işlenir ve standart kare dalga pulse'larına dönüştürülür.
Manyetik Artımlı Kodlayıcı
Manyetik artımlı kodlayıcı, manyetik sensörler (Hall elemanları veya manyetik direnç sensörleri) kullanarak, döner eksendeki manyetik ızgara polarite değişikliklerini algılar ve periyodik pulse sinyalleri üretir.
Yön ve Sıfır Pozisyonu Algılama
Artımlı kodlayıcının A ve B fazları arasında 90° elektriksel faz farkı vardır, bu da dönüş yönünü belirlemek için kullanılabilir. Z fazı, her döngüde bir kez pulse üretir ve sıfır ya da referans noktası olarak kullanılır.
Artımlı Kodlayıcının Sinyal Çıkış Özellikleri
| Özellik | Açıklama |
|---|---|
| Çıkış Sinyali Tipi | Kare dalga (TTL/HTL/RS422), sinüzoidal/kosinoidal analog çıkış |
| Voltaj Seviyesi | TTL (5V), HTL (10-30V), RS422 diferansiyel sinyal |
| Sinyal Frekansı | Yüzlerce kHz ile birkaç MHz'ye kadar |
| Çözünürlük (PPR) | Genellikle 100-10000 PPR, interpolasyonla daha yüksek |
| Faz Farkı | A/B fazları dik açı 90° ±10° |
| İletim Mesafesi | RS422 diferansiyel sinyaller 100 metreye kadar iletilebilir |
Artımlı Kodlayıcı ve Mutlak Kodlayıcı Karşılaştırması
| Performans Göstergesi | Artımlı Kodlayıcı | Mutlak Kodlayıcı |
|---|---|---|
| Konum Bilgisi | Göreli pozisyon, dış sayaç gereklidir | Mutlak pozisyon, dahili hafıza işlevi |
| Maliyet | Düşük | Yüksek |
| Sistem Karmaşıklığı | Dış sıfır yönetimi ve sayaç gereklidir | Basit, dış sayaç gereksiz |
| Güç Kesildiğinde Kurtarma | Pozisyon otomatik olarak geri getirilemez | Pozisyon korunur ve geri getirilir |
| Uygulama Alanı | Genel hareket hızı ve pozisyon kontrolü | Yüksek hassasiyet, yüksek güvenilirlik gerektiren sistemler |
Artımlı Kodlayıcının Anahtar Performans Parametreleri
- Çözünürlük (PPR): Kodlayıcının her turda ürettiği pulse sayısı, algılama hassasiyetini belirler.
- Maksimum Hız (RPM): Kodlayıcının normal çalışma koşullarında izin verilen maksimum dönüş hızı.
- Koruma Sınıfı (IP): IP50'den IP68'e kadar değişebilir ve cihazın kullanılabileceği çevresel koşulları belirler.
- Çalışma Sıcaklık Aralığı: Standart model -20℃ ile +85℃ arasında çalışırken, genişletilmiş modeller -40℃ ile +100℃ arasında çalışabilir.
- Titreşim ve Şok Dayanıklılığı: Titreşim seviyesi genellikle 10-20g arasındadır, şok dayanıklılığı ise 50-200g'ye kadar çıkabilir.
Artımlı Kodlayıcının Tipik Uygulama Alanları
- Endüstriyel Otomasyon Alanı: Motor hızı geri bildirimi, üretim hattı pozisyon algılama.
- CNC Makineleri: Yatak pozisyonu, ana mil hızı kontrolü.
- Ambalaj ve Baskı Makineleri: Malzeme uzunluğu kontrolü, hizalama sistemleri.
- Tıbbi Cihazlar: CT döner platformu, test ekipmanları yer değiştirme kontrolü.
- Akıllı Lojistik Sistemleri: AGV yönlendirme sistemleri, taşıma sistemleri.
- Asansör ve Vinçler: Kabin pozisyonu, kaldırma sistemleri kontrolü.
İlgili Endüstri Standartları ve Yönetmelikler
- ISO 13849-1: Makine ekipmanları kontrol sistemleri fonksiyonel güvenlik standardı.
- IEC 61000-6-2: Endüstriyel çevrelerde elektromanyetik uyumluluk standardı.
- IEC 60068-2: Çevresel uyum testi standardı (titreşim, şok).
- IEC 60529: Cihaz muhafaza koruma sınıfı (IP kodu) standardı.
Artımlı Kodlayıcının Bakımı ve Yaygın Problemleri Çözme
Günlük Bakım
- Mekanik montaj elemanlarını (mil, bağlantı elemanları, montaj flanşları) düzenli olarak kontrol edin ve sağlamlıklarını doğrulayın.
- Kodlayıcı yüzeyini düzenli olarak temizleyin, özellikle optik kodlayıcılarda toz ve yağ birikmesini önleyin.
- Kablolar ve bağlantıları düzenli olarak kontrol edin, aşınma, korozyon veya gevşeme olup olmadığını kontrol edin.
Yaygın Arızalar ve Çözümleri
- Çıkış Sinyali Yok: Güç kaynağını ve kablo bağlantılarını kontrol edin; sensörün zarar görmediğinden emin olun.
- Sinyal Kaybı veya Dalgalanma: Mekanik montajın sağlam olup olmadığını kontrol edin; elektromanyetik paraziti azaltın, korumalı kablolar veya diferansiyel sinyal çıkışı kullanın.
- Çıkış Sinyalında Anormal Dalgalanma: Rulmanları ve bağlantı elemanlarını kontrol edin; gerekirse değiştirin; yükün izin verilen sınırlar içinde olup olmadığını kontrol edin.
Artımlı Kodlayıcı Seçim Rehberi
- Uygulama İhtiyaçlarını Belirleyin: Hareket türünü (dönme/lineer), kontrol hassasiyetini ve hız aralığını belirleyin.
- Çözünürlük ve Frekans Uyumu: Uygun çözünürlüğü seçin, kontrol cihazı veya PLC giriş frekansı ile uyumlu olmalıdır.
- Arayüz Tipi ve Voltaj Uyumu: Cihazın, kontrol cihazı veya sistemin voltaj ve sinyal türü ile uyumlu olduğundan emin olun.
- Çevresel Uyum Düşünceleri: Alanın çevresel koşullarına (sıcaklık, toz, nem) göre koruma sınıfını ve malzemeyi seçin.
- Mekanik Montaj Spesifikasyonları: Mil çapı, montaj yöntemi ve yük gereksinimlerinin gerçek uygulama ile uyumlu olması gerekir.
Artımlı kodlayıcının çalışma prensibini, çıkış özelliklerini, uygulama gereksinimlerini, endüstri standartlarını ve bakım yöntemlerini derinlemesine anlayarak, mühendisler sistem entegrasyonunda ve doğru cihaz seçiminde daha verimli olabilir, bu da ekipmanların güvenilirliğini ve performansını artırır.