📘 Enkoder Viki
Enkoder Temel Parametreleri Açıklaması
Bir enkoderi doğru şekilde değerlendirmek ve seçmek için, ölçüm doğruluğu, hız aralığı, çevresel uyumluluk ve ömür gibi birçok yönü etkileyen kritik parametreleri derinlemesine anlamak gerekir. Bu sayfa, çeşitli enkoderlerin yaygın elektriksel, mekanik ve çevresel parametrelerini daha profesyonel ve ayrıntılı bir şekilde inceleyecektir.
1. Çözünürlük (Resolution)
1.1 Tanım ve Gösterim
- Artımlı (incremental) enkoder: Genellikle PPR (Pulses Per Revolution) veya CPR (Counts Per Revolution) ile ifade edilir; 1000, 2500, 5000 PPR yaygındır. Dört kat sayım (×4) durumunda gerçek sayaç adımı CPR = PPR × 4 olur.
- Mutlak (absolute) enkoder: Tek tur çözünürlüğü bit cinsinden gösterilir (örn. 13 bit = 8192 konum) veya çok tur + tek tur biçiminde yazılır (örn. 12 + 13 bit).
- Doğrusal (linear) enkoder: LPI (Lines Per Inch), CPI (Counts Per Inch) veya µm/pulse gibi birimlerle tanımlanır.
1.2 Çözünürlük ve Sistem Performansı
- Çözünürlük ne kadar yüksekse, sistem daha ince hareketleri yakalar; konum ve hız kontrolü iyileşir.
- Çok yüksek çözünürlük, yeterli denetleyici bant genişliği ve işleme gücü gerektirir; aksi halde darbe kaybı veya gecikme oluşabilir.
- Yüksek hızda darbe frekansı artar; kablo ve sürücü giriş bant genişliğinin yeterli olduğundan emin olun.
1.3 Ek Notlar
- Bazı enkoderler enterpolasyon ile elektronik çözünürlüğü artırır.
- Mekanik çözünürlük (kod diski gerçek çizgi sayısı) ile elektronik çözünürlük (enterpolasyon sonrası) ayrımına dikkat edin.
2. Doğruluk (Accuracy)
2.1 Geniş ve Dar Kapsamlı Doğruluk
- Geniş kapsamlı doğruluk: Enkoder çıkışı ile gerçek konum arasındaki maksimum sapma; disk/ızgara hatası, montaj hatası, rulman boşluğu vb. tüm etkileri içerir.
- Dar kapsamlı doğruluk: Sadece çizgi/doğrusal okuma doğruluğu gibi kısmî değerler; montaj ve rulman etkilerini içermez.
2.2 Ölçüm Birimleri
- Döner enkoder: arcsec (yay saniyesi), arcmin (yay dakikası) veya derece (°); gerektiğinde °/LSB belirtilir.
- Doğrusal enkoder: µm/m, ppm gibi birimler.
2.3 Doğruluk Hata Kaynakları
- Kod diski/ızgara üretim hatası: Çizgi aralığı düzensizliği, eksantriklik.
- Sensör doğrusal olmayanlığı: Fotoelektrik/manyetik algıdaki kenar sapmaları.
- Mekanik montaj hatası: Eksantriklik, rulman boşluğu, flanş hizasızlığı.
- Çevresel etkiler: Sıcaklık sürüklenmesi, titreşim, kirlilik.
2.4 Doğruluk Artırma ve Telafi
- Yüksek hassasiyetli disk/ızgara ve AFE kullanın.
- Lazer interferometre ile kalibrasyon yapıp hata haritası oluşturun.
- Rulman rijitliğini artırarak radyal/aksiyel oynama azaltın.
3. Tekrarlanabilirlik (Repeatability)
3.1 Kavram
- Aynı konuma birden çok kez dönüldüğünde ölçüm sonuçlarının tutarlılığı; mutlak doğruluktan bağımsızdır.
- Mutlak doğruluk sınırlı olsa bile iyi tekrarlanabilirlik yazılım telafisiyle yüksek hassasiyet sağlayabilir.
3.2 Etkileyen Faktörler
- Mekanik boşluk: Dişli, kaplin, vidalı mil boşlukları veya elastik deformasyon.
- Sinyal zıplaması/jitter: SNR ve eşik etkileri.
- Çevresel parazit: Sıcaklık değişimi, EMI, titreşim.
3.3 İyileştirme Yöntemleri
- Aktarma zincirini optimize edin, kaliteli kaplin ve doğru hizalama kullanın.
- Örnekleme/filtreleme ile gürültüyü azaltın.
- Titreşim/parazit kaynaklarını azaltın.
4. Maksimum Hız ve Frekans Yanıtı (Max Speed & Frequency Response)
4.1 Maksimum Hız
- Döner enkoder: RPM (revolutions per minute) ile ifade edilir (örn. 6000 RPM).
- Doğrusal enkoder: m/s veya mm/s ile ifade edilir.
- Sınır aşılırsa sinyal kaybı/bozulma ve doğrulukta düşüş görülür.
4.2 Frekans Yanıtı
- Artımlı darbe frekansı: f_pulse = (RPM × PPR) / 60
Kenar sayımı için f_edges = f_pulse × edges_per_pulse (genellikle ×4). - Mutlak enkoderler seri çerçeve hızı/yenileme frekansı ile sınırlıdır.
4.3 Dikkat Edilmesi Gerekenler
- Denetleyicinin yüksek hızlı sayma/seri çözümleme yeteneği yeterli olmalı.
- Kablo ve alıcı devre bant genişliği/sonlandırma uygun seçilmeli; zayıflama ve gürültü önlenmeli.
5. Besleme Gerilimi ve Güç Tüketimi (Supply Voltage & Power Consumption)
5.1 Besleme Gerilimi Aralığı
- TTL çıkışlı modellerde tipik 5 VDC; HTL için 10–30 VDC. Bazı üst seviye ürünler 4.5–30 V aralığını destekler.
- Endüstriyel Ethernet/fieldbus enkoderleri çoğunlukla 24 V sistemlerle uyumludur.
5.2 Güç Tüketimi Değerlendirmesi
- Optik enkoderler ışık kaynağı nedeniyle daha yüksek güç tüketebilir.
- Manyetik/kapasitif enkoderler genellikle düşük güç tüketir; düşük sıcaklıklarda başlatma davranışına dikkat edilmelidir.
- Yüksek hız/çözünürlük, dahili işlemci ve sürücülerde tüketimi artırır.
5.3 Kararlılık ve Uyumluluk
- Besleme dalgalanması veya ani düşüşler sıfırlama/darbe kaybına yol açabilir.
- Çok eksenli sistemlerde kablo gerilim düşümü dikkate alınmalıdır.
6. Çıkış Türleri ve Sinyal Seviyeleri (Output Types & Signal Levels)
6.1 Artımlı Çıkış
- A/B/Z kare dalga: TTL, HTL, RS-422 diferansiyel gibi seviyelerde.
- Sinüzoidal çıkış: 1 Vpp veya 11 µA_pp; yüksek çözünürlüklü enterpolasyona uygundur.
6.2 Mutlak Çıkış
- Paralel: Gray/binary çok bitli dijital çıkış.
- Seri: SSI, BiSS-C, EnDat 2.2 gibi senkron seri protokoller; kablo sayısını azaltır, parazit bağışıklığını artırır.
- Fieldbus/Ethernet: CANopen, PROFIBUS, EtherCAT, PROFINET ile çok düğümlü ve senkron uygulamalar.
6.3 Analog Çıkış
- Gerilim (0–5 V, 0–10 V) veya akım (4–20 mA); geleneksel analog sistemler için.
- Besleme dalgalanması ve kablo empedansı doğruluğu etkileyebilir.
7. Koruma Derecesi (IP Rating)
7.1 IP Standardı
- IP65: Toza karşı koruma, düşük basınçlı su püskürtmeye dayanım.
- IP67: Kısa süreli su altında çalışma.
- IP68: Üretici tanımlı test koşullarına bağlı uzun süreli daldırma.
7.2 Seçim Stratejisi
- Dış mekân/ıslak/yoğuşmalı ortamlarda yüksek IP sınıfı seçin.
- Yüksek IP, maliyet ve ısı dağılımı üzerinde etkili olabilir; toplam tasarım değerlendirilmelidir.
8. Rulman Yükü ve Mekanik Ömür (Bearing Load & Mechanical Life)
8.1 Rulman Türü ve Yükler
- Hassas bilyalı veya açılı temas rulmanları yaygındır.
- Radyal yük: Mile dik kuvvet; aksiyel yük: Mil doğrultusunda kuvvet.
8.2 Ömür ve Bakım
- Yüksek hız/yük ve ekstrem sıcaklık rulman ömrünü kısaltır.
- Seramik rulmanlar/özel yağlayıcılar ömrü artırabilir (maliyet dikkate alınmalıdır).
8.3 Montaj Dikkatleri
- Esnek kaplin veya harici yatakla radyal yükü azaltın.
- Doğru hizalama sağlayın; aşırı tork ve titreşimden kaçının.
9. Çevresel Parametreler (Environment Parameters)
9.1 Sıcaklık Aralığı
- Çalışma: Örn. −20 °C…+85 °C aralığında doğruluk garantisi.
- Depolama: Daha geniş olabilir; optik bileşen ve yağlayıcıların stabilitesi izlenmelidir.
9.2 Nem, Yoğuşma ve Korozyon
- Yüksek nem/yoğuşmada sızdırmazlık ve kaplama önemlidir.
- Korozif ortamlarda paslanmaz çelik veya uygun kaplama tercih edin.
9.3 Titreşim ve Darbe
- Dayanım g veya m/s² cinsinden verilir; yüksek titreşimli uygulamalarda üst sınıf değerler seçin.
- Darbe emici ara parçalar ile dayanıklılığı artırın.
9.4 EMC/ESD Dayanıklılığı
- Ekranlı/bükümlü çift kablo, uygun sonlandırma ve tek noktadan topraklama kullanın.
- TVS diyot vb. ESD önlemleri iç devreleri korur.
10. Fonksiyonel Güvenlik ve Yedeklilik (Functional Safety & Redundancy)
10.1 Güvenlik Bütünlüğü Seviyesi (SIL / PL)
- SIL: IEC 61508 / IEC 62061; PL: ISO 13849.
- AGV, asansör, işbirlikçi robot gibi kritik uygulamalarda SIL2/SIL3 onaylı enkoder önerilir.
10.2 Yedekli Tasarım
- Çift okuma kafası/çift kanal: Sensör setleri karşılaştırmalı çalıştırılarak arızaya karşı süreklilik sağlanır.
- Duruş riskini ve tekil arıza etkisini önemli ölçüde azaltır.
10.3 Yerleşik Özdenetim
- Işık kaynağı zayıflaması, manyetik anormallik, aşırı sıcaklık vb. durumlarda alarm/uyarı üretir.
- “Güvenli durdurma/yavaşlatma” mantığıyla sistem emniyetini artırır.
11. Lineerlik Hatası ve Kalibrasyon (Linearity & Calibration)
11.1 Hata Kaynakları
- Disk/ızgara periyot düzensizliği, kutup adımı sapmaları.
- Okuma kafası–skala boşluğu ve pitch/roll/yaw sapmaları.
11.2 Kalibrasyon ve Telafi
- Lazer interferometre ile hata eğrisi ölçülür, denetleyici LUT’una yüklenir.
- Bazı enkoderler telafi tablolarını dahili bellekte saklayarak otomatik düzeltme uygular.
11.3 Bölgesel Telafi ve Sistem Entegrasyonu
- Dar çalışma aralıklarında bölgesel kalibrasyon ile yüksek doğruluk elde edilir.
- İyi tekrarlanabilirlikle birlikte son derece kesin konumlama mümkündür.
12. Kapsamlı Seçim ve Entegrasyon Önerileri
12.1 Uygulama Gereksinimleri
- Hareket türü: Döner/doğrusal; hız aralığı, ivmelenme/yavaşlama profili.
- Sistem doğruluğu: Çözünürlük, doğruluk, tekrarlanabilirlik hedefleri.
- Çevresel sınırlamalar: IP, sıcaklık, toz/nem, titreşim/EMI.
12.2 Mekanik ve Elektrik Arayüzü
- Mil çapı, flanş tipi, rulman yükü gibi mekanik uyumu doğrulayın.
- Besleme gerilimi, sinyal seviyeleri ve protokollerin denetleyici ile tam uyumlu olduğundan emin olun.
- Kablo uzunluğu/gerilim düşümü/sinyal zayıflaması için ekranlı & bükümlü çift kullanın.
12.3 Kurulum, Ayar ve Bakım
- Eksen hizalamasını doğrulayın; aşırı radyal/aksiyel yükten kaçının.
- Esnek kaplin küçük eksantriklikleri telafi eder.
- Sızdırmazlık, toz halkası, kablo ve konektör sıkılığını periyodik kontrol edin.
13. Sonuç
Enkoder seçiminde kritik parametreleri anlamak, kontrol sisteminin verimliliğini ve güvenliğini artırır. Temel göstergeler:
- Çözünürlük–doğruluk–tekrarlanabilirlik: Konumlama hassasiyeti ve kontrol akıcılığı
- Maksimum hız & frekans yanıtı: Yüksek hızda güvenilir sayım
- Koruma derecesi & rulman yükü: Zorlu koşullarda kararlılık ve uzun ömür
- Elektriksel uyumluluk & iletişim arayüzü: PLC/sürücü/ağlarla sorunsuz entegrasyon
- Fonksiyonel güvenlik & yedeklilik: Kritik uygulamalarda güvenilirlik
Bu parametrelerin anlamı ve test kriterlerini kavrayarak, endüstriyel otomasyon sistemleri için daha verimli, güvenli ve uzun ömürlü enkoder seçimleri yapabilirsiniz.