📘 Enkoder Viki
Döner enkoderler
Döner enkoderler, mekanik dönme hareketini dijital veya analog sinyallere dönüştüren sensörlerdir ve endüstriyel otomasyon, robotik, CNC makineleri, medikal ekipman ve ulaşım sistemlerinde yaygın olarak kullanılır. Açısal yer değiştirmeyi, hızı ve yönü tespit ederek kontrol sistemlerine doğru geri bildirim sağlarlar. Bu makale, döner enkoderlerin tanımı, çalışma prensipleri, sınıflandırmalar, teknik parametreler, karşılaştırmalı analiz, uygulama senaryoları, standart düzenlemeler ve seçim tavsiyelerini detaylı şekilde açıklar.
Döner Enkoder Nedir
Döner enkoder, bir motor geri besleme cihazı veya pozisyon sensörü olarak, bir şaftın açısal yer değiştirmesini, hızını ve dönüş yönünü ölçmek için kullanılır. Temel işlevi, dönüş hareketini elektriksel sinyallere dönüştürmek ve bu sinyalleri bir kontrolör tarafından çözdürerek sistemin mevcut pozisyonunu ve hareket durumunu belirlemektir. Döner enkoderler, artımsal (inkremental) ve mutlak olmak üzere iki ana kategoriye ayrılır.
Çalışma Prensipleri
Optik Algılama
- Şaftla dönen kod diski bir ışık kaynağıyla aydınlatılır.
- Diskteki şeffaf/opak bölgeler optik ızgara etkisi oluşturur; fotodedektör dizisi bu geçişleri algılayıp kare dalga darbe (A/B) sinyalleri üretir veya sinüs/kosinüs (1 Vpp) çıkış verir.
Manyetik Algılama
- Hall, AMR, GMR veya TMR sensörleri, diske/banta yazılmış manyetik kutupların değişimini algılar.
İndüktif/Kapasitif Algılama
- Endüktif sistemlerde kuplaj/eddy akımı, kapasitif sistemlerde ise kapasitans değişimleri açıyla ilişkili olarak ölçülür; kirli/titreşimli ortamlara daha toleranslıdır.
Çıkış Sinyali Mantığı
- Artımsal enkoderler A ve B fazları (kare dalga) ve Z (indeks) fazı çıkışı verir; sayıcı mantığıyla hız/yön/pozisyon elde edilir.
- Mutlak enkoderler her konumda benzersiz çok bitli ikili veya Gray kod üretir (tek tur/çok tur).
Türler
✓ Çıkış Sinyali Türüne Göre
- Artımsal (İnkremental): Darbe sinyalleri çıkarır; hız ve yön tespiti için uygundur.
- Mutlak: Benzersiz pozisyon bilgisi sağlar; tek tur veya çok turlu olabilir.
✓ Mekanik Yapıya Göre
- Katı mil (solid shaft)
- Boş mil (hollow shaft)
- Kör delikli (blind hollow shaft)
✓ Algılama Teknolojisine Göre
- Optik enkoderler
- Manyetik enkoderler
- İndüktif enkoderler
- Kapasitif enkoderler
✓ Endüstriyel Protokol ve Çıkışa Göre
- TTL/HTL/RS-422
- Sin/Cos (1 Vpp, 11 µA_pp)
- SSI, BiSS-C, EnDat
- PROFIBUS, PROFINET, EtherCAT, CANopen
Teknik Özellikler
| Parametre | Aralık/Açıklama |
|---|---|
| Çözünürlük | 1 ila 4,194,304 PPR/CPR veya 8 ila 24 bit |
| Maksimum Hız | 3.000 ila 12.000 RPM, özel modellerde 20.000 RPM’ye kadar |
| Koruma Derecesi | IP50’den IP68’e |
| Çalışma Sıcaklığı | −40 °C ila +105 °C |
| Elektriksel Parametreler | 5 V (±%5) veya 10–30 V DC; tipik çıkış akımı < 100 mA |
| Titreşim/Şok Dayanımı | IEC 60068-2: ~10–20 g (titreşim), ~50–200 g (şok) |
| Çıkış Sinyali Türleri | TTL, HTL, RS-422, SSI, BiSS-C, PROFINET, EtherCAT |
Avantajlar ve Sınırlamalar
Avantajlar:
- Yüksek çözünürlük ve tekrarlanabilirlik.
- Dinamik kontrol için uygun, düşük gecikimli geri besleme.
- Geniş arayüz ve protokol seçeneği.
- Uygun kablolama ve ekranlama ile yüksek EMC bağışıklığı.
Sınırlamalar:
- Optik türler kirlenmeye duyarlıdır.
- Yüksek çözünürlüklü/çok turlu modeller daha maliyetli olabilir.
- Aşırı sıcaklık/titreşim koşullarında bazı teknolojilerde performans düşer.
Diğer Açı Sensörleri ile Karşılaştırma
| Tür | Doğruluk | Maliyet | Girişim Direnci | Uygulama Esnekliği |
|---|---|---|---|---|
| Potansiyometre | Düşük | Düşük | Düşük | Basit/ekonomik sistemler |
| Resolver | Orta (yüksek sağlamlık) | Orta | Çok yüksek | Yüksek titreşim ve sıcaklık ortamları |
| Döner enkoder | Yüksek (mutlakta 24 bit’e kadar) | Orta/Yüksek | Yüksek | Geniş endüstriyel kullanım |
Uygulama Alanları
- Endüstriyel otomasyon: Motor geri beslemesi, robot kolları.
- CNC makineleri: Spindle ve besleme ekseni pozisyon geri beslemesi.
- Robotik: Eklem kontrolü ve yörünge geri beslemesi.
- Medikal ekipman: CT/MRI’de gantri ve masa civarı kontrol (EMC gerekliliklerine dikkat).
- Asansörler ve ulaşım: Kabin/kapı konum kontrolü.
- Rüzgâr ve güneş enerjisi: Kanat/ayna açı takibi.
Endüstri Standartları
- IEC 61800-5-2:2016: Sürüş sistemlerinin fonksiyonel güvenliği.
- ISO 13849-1:2015: Makine kontrol sistemlerinin güvenliği.
- IEC 60529:2020: IP kodu (giriş koruma).
- IEC 60068-2: Titreşim ve şok çevresel testleri.
- ISO 9001:2015: Üretim kalite yönetim sistemleri.
Yaygın Sorunlar ve Arıza Giderme
| Sorun | Olası Nedenler | Çözüm |
|---|---|---|
| Sinyal çıkışı yok | Güç yok, kablolama hatası, sensör arızası | Beslemeyi ve kabloları kontrol edin; arızalı parçayı değiştirin |
| Sinyal dalgalanması/kaybı | EMC girişimi, kablo yaşlanması, mekanik gevşeklik | Topraklamayı gözden geçirin, kabloları yenileyin, bağlantıları sıkılaştırın |
| Çıkış hatası/dalgalanma | Optik kirlenme, manyetik girişim, elektronik yaşlanma | Optiği temizleyin, girişim kaynaklarını azaltın, elektronik bileşenleri değiştirin |
| Gecikme veya adım kaybı | Protokol yapılandırma hatası/uyumsuzluk | Zamanlama ve çerçeveyi doğrulayın; denetleyici ayarlarını güncelleyin |
Seçim Rehberi
- Uygulama gereksinimleri: Ölçüm parametrelerini belirleyin (pozisyon, hız, yön).
- Enkoder türü: Artımsal (inkremental) mı, mutlak (tek/çok tur) mu?
- Algılama teknolojisi: Optik, manyetik, indüktif veya kapasitif.
- Çözünürlük ve sinyal: Sistem hassasiyeti ve arayüz gereksinimiyle eşleştirin.
- Çevresel uygunluk: IP derecesi, sıcaklık aralığı, titreşim/şok dayanımı.
- Mekanik arayüz: Şaft tipi/çapı, bağlantı/montaj ve yük gereksinimleri.
- İletişim uyumluluğu: PLC/hareket denetleyicileriyle uyumu doğrulayın.
- Uygunluk standartları: IEC, ISO, UL vb. standartlara uygun ürünleri tercih edin.
Kaynaklar
- IEC 61800-5-2:2016
- ISO 13849-1:2015
- IEC 60529:2020
- IEC 60068-2 Serisi
- ISO 9001:2015
Döner enkoderlerin yapısını, çalışma prensiplerini, performans parametrelerini ve uygulamalarını kavrayarak; mühendisler ve sistem entegratörleri doğru ürün seçimi ile entegrasyonu gerçekleştirebilir, kontrol performansı ve sistem güvenilirliğini optimize edebilir.