📘 Enkoder Viki
Artımlı enkoderler
Artımlı enkoderler, hareket kontrol sistemlerinde en yaygın kullanılan sensörlerden biridir ve endüstriyel otomasyon, CNC makineleri, robotlar ve otomatik test sistemleri gibi alanlarda yaygın olarak kullanılır. Bu makalede, artımlı enkoderlerin 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 Enkoder Nedir
Artımlı enkoder, mekanik hareketi periyodik darbe (pulse) sinyallerine dönüştüren bir sensördür. Her turda veya belirli bir açı/mesafe ilerlemesinde sabit sayıda elektriksel darbe üretir; bu darbeler bir sayaç ya da denetleyici tarafından sayılarak göreli pozisyon elde edilir.
Çıkışlar genellikle A ve B fazları (dönüş yönünü belirlemek için 90° elektriksel faz farkı) ile her turda bir kez üretilen Z (referans/indeks) darbesini içerir. Artımlı enkoder yalnızca göreli pozisyon sağlar; enerji kesildiğinde sayım kaybolur. Bu nedenle sistemler genellikle açılışta referanslama (homing) prosedürü uygular.
Artımlı Enkoderin Çalışma Prensibi
Optik artımlı enkoder
LED/VCSEL ışık kaynağı, üzerinde geçirgen/engel bölgeler bulunan kod diskini aydınlatır. Fotodiyot dizisi sinüs/kosinüs benzeri sinyaller üretir; bu sinyaller enterpolasyon ve şekillendirme sonrasında kare dalga A/B (ve varsa Z) olarak TTL/HTL/RS-422 seviyelerinde sürülür. Alternatif olarak 1 Vpp/11 µApp sinüs/kosinüs analog çıkıştan haricî enterpolatörle sayısallaştırma yapılabilir.
Manyetik artımlı enkoder
Çok kutuplu mıknatıs (halka/şerit) ile Hall/AMR/GMR/TMR sensörleri kullanılır. Sensör, N/S kutup geçişlerinden sinüs/kosinüs sinyalleri üretir; enterpolasyon ve şekillendirme sonrası kare dalga A/B/Z elde edilir.
Yön ve referans algılama
A ve B fazları arasındaki 90° faz farkının öncül/ardıl ilişkisi dönüş yönünü belirler. Z fazı her turda bir kez üretilir ve mekanik sıfıra hizalama için referans olarak kullanılır.
Artımlı Enkoderin Sinyal Çıkış Özellikleri
| Özellik | Açıklama |
|---|---|
| Çıkış sinyali tipi | Kare dalga A/B (+Z) (TTL/HTL/RS-422); sinüs/kosinüs analog (1 Vpp, 11 µApp) |
| Voltaj seviyesi | TTL (5 V), HTL (10–30 V), RS-422 diferansiyel |
| Sinyal frekansı | Yüzlerce kHz’den birkaç MHz’e kadar (çözünürlük ve hıza bağlı) |
| Çözünürlük (PPR) | Tipik 100–10 000 PPR; enterpolasyonla daha yüksek CPR mümkün |
| Faz farkı | A/B fazları 90° ± (1–5)° (tipik) |
| İletim mesafesi | RS-422 diferansiyel ile uygun kablolama/sonlandırma sayesinde ≈100 m+ |
Frekans ilişkisi (kestirim):
f_pulse = (RPM × PPR) / 60 , f_edges = f_pulse × edges_per_pulse (genellikle ×4 sayım)
Artımlı Enkoder ve Mutlak Enkoder Karşılaştırması
| Performans Göstergesi | Artımlı Enkoder | Mutlak Enkoder |
|---|---|---|
| Pozisyon bilgisi | Göreli; haricî sayaç gerekir | Mutlak; enerji kesilse de korunur |
| Maliyet | Düşük | Daha yüksek |
| Sistem karmaşıklığı | Referanslama ve sayaç yönetimi gerekir | Haricî sayaç gerekmez; seri protokol ayarı gerekir |
| Güç kesildiğinde kurtarma | Otomatik değil; referanslama gerekir | Anında mevcut pozisyon okunur |
| Uygulama alanı | Genel hız/pozisyon kontrolü | Yüksek güvenilirlik ve izleme gerektiren sistemler |
Artımlı Enkoderin Anahtar Performans Parametreleri
- Çözünürlük (PPR/CPR): Tur başına darbe/sayım; algılama inceliğini belirler.
- Maksimum hız (RPM): Ör. 3000–12 000 RPM; arayüz ve yatak tasarımı belirler.
- Koruma sınıfı (IP): IP50–IP68; ortam koşullarına göre seçilir.
- Çalışma sıcaklığı: Standart −20…+85 °C; genişletilmiş −40…+100 °C seçenekleri bulunur.
- Titreşim/şok dayanımı: Titreşim 10–20 g, şok 50–200 g (IEC 60068-2).
Artımlı Enkoderin Tipik Uygulama Alanları
- Endüstriyel otomasyon: Motor hız geri beslemesi, konveyör pozisyonu.
- CNC makineleri: Tabla/eksen konumu, ana mil hız ölçümü.
- Ambalaj & baskı: Malzeme boy kontrolü, senkron hizalama.
- Tıbbi cihazlar: CT döner platformu, test/konum kontrolü.
- Akıllı lojistik: AGV/AMR yönlendirme, taşıma hatları.
- Asansör & vinç: Kabin/halat drum pozisyonu, kaldırma kontrolü.
İlgili Endüstri Standartları ve Yönetmelikler
- ISO 13849-1: Makine kontrol sistemleri için fonksiyonel güvenlik.
- IEC 61000-6-2 / 6-4: Endüstriyel EMC bağışıklık/emisyon.
- IEC 60068-2: Titreşim/şok/ısı-nem çevresel testleri.
- IEC 60529: IP koruma sınıfları (IP kodu).
Artımlı Enkoderin Bakımı ve Yaygın Problemleri Çözme
Rutin bakım
- Mil, kaplin, montaj flanşı ve bağlantı elemanlarını gevşeme/aşınma açısından düzenli kontrol edin.
- Özellikle optik tiplerde, pencereleri toz/yağdan arındırın.
- Kablo ve konnektörleri kırılma/korozyon/temas için denetleyin.
Yaygın arızalar ve çözümleri
- Çıkış yok: Besleme, pinleme ve kablolamayı kontrol edin; sensör/AFE hasarını değerlendirin.
- Darbe/kenar kaybı, çentiklenme: Mekanik hizalama ve yatak durumunu kontrol edin; RS-422 diferansiyel ve ekranlı kablo kullanın.
- Sinyal dalgalanması/jitter: Topraklama/sonlandırmayı iyileştirin; rulman ve kaplini kontrol edin; yükü teknik sınırlar içinde tutun.
Artımlı Enkoder Seçim Rehberi
- Uygulama gereksinimleri: Hareket tipi (döner/lineer), hedef çözünürlük ve hız aralığı.
- Çözünürlük–frekans uyumu: Denetleyicinin yüksek hızlı sayma bant genişliği ile uyumlu PPR/CPR seçin.
- Arayüz ve seviye: TTL/HTL/RS-422 veya 1 Vpp seçiminde denetleyici girişleriyle uyumu doğrulayın.
- Çevre koşulları: Sıcaklık, toz/nem, soğutucu/sıçrama—IP sınıfı ve malzeme uyumu.
- Mekanik arayüz: Mil çapı, montaj yöntemi, izin verilen radyal/aksiyel yük ve hizalama toleransları.
Artımlı enkoderin çalışma prensibini, çıkış özelliklerini, uygulama gereksinimlerini, standartları ve bakım yöntemlerini derinlemesine anlayarak, mühendisler sistem entegrasyonunda ve doğru cihaz seçiminde daha verimli olabilir; bu da ekipmanların güvenilirliğini ve performansını artırır.