Encoder Gelişim Tarihi
Encoder'lar, modern endüstriyel kontrol ve otomasyon sistemlerinin temel sensörlerinden biri olarak kabul edilir. Bu teknolojinin kökeni, 1940'lı yıllara kadar uzanmaktadır. Elektronik, optik, iletişim ve mikro elektro-mekanik sistemler (MEMS) alanlarındaki gelişmelerle birlikte encoder'lar, başlangıçtaki mekanik açı dönüştürücülerden, bugün nano hassasiyet, akıllı iletişim ve kendi kendine teşhis yetenekleriyle donatılmış çok işlevli ölçüm platformlarına evrilmiştir.
1940–1960’lar: Prototiplerin Ortaya Çıkışı ve Mekanik Dönem
- 1940’lı yıllarda, askeri radar sistemleri ve havacılık navigasyonu teknolojilerinin gelişimiyle birlikte, Almanya ve İngiltere'deki mühendisler döner açıları ölçmek için ilk fırçalı döner dönüştürücüleri geliştirdiler.
- 1947 yılında, ABD'deki Bell Laboratuvarları, mekanik açıları elektriksel darbe sinyallerine dönüştüren, encoder disklerinin ilkel bir formuna benzeyen bir fikir sundu.
- 1950’lerin başında, fırça temas prensibine dayalı ilk mekanik encoder’lar üretildi ve döner bağlantı noktalarının hareketiyle anahtarlama sinyalleri üretildi.
- Bu encoder’lar genellikle Gray Kodu (Gray Code) çıkışı verir ve erken dönem askeri mesafe ölçüm cihazlarında ve analog bilgisayarlarda kullanıldı.
Özellikleri:
- Tamamen mekanik temaslı, hızlı aşınma ve düşük sinyal kararlılığı
- Çıkış sinyali anahtarlama (on/off) veya analog voltaj şeklindeydi
- Sınırlı kullanım alanı, çoğunlukla savunma araştırma tesislerinde
1970–1980’ler: Optik Encoder’lar ve Artımlı Teknolojinin Yükselişi
- 1971 yılında, ABD'deki BEI Precision Instruments şirketi, ilk ticari optik artımlı encoder'ı piyasaya sürdü ve sektörde devrim yarattı.
- Şeffaf plastik veya camdan yapılan optik diskler üzerine periyodik çizgiler kazınarak ışık diyotları aracılığıyla A/B darbe sinyali üretildi.
- 1974 yılında, Alman Heidenhain firması ürünlerine ilk kez sıfır konumu darbesi (Z kanalı) entegre etti; bu, başlangıç konumunun tespiti için önemliydi.
- 1976 yılında, Japon Koyo Electronics firması, CNC tezgahlarında kullanılmak üzere endüstriyel artımlı encoder geliştirdi ve yaygınlaşmasını sağladı.
Yenilikler:
- Temassız algılama ile uzun ömür ve yüksek güvenilirlik
- TTL, HTL gibi standart çıkış arayüzlerinin ortaya çıkışı
- 1000–5000 PPR çözünürlük seviyeleri
1990’lar: Mutlak Encoder’lar ve Dijital Kontrolün Patlaması
- 1989–1992 yıllarında, Baumer ve Heidenhain gibi Avrupalı üreticiler, çok yollu optik diskler ve çoklu optik sensörler ile tek tur mutlak encoder’lar üretmeye başladı.
- 1993 yılında, Alman SICK Stegmann firması, iç dişli sayıcı veya manyetik algılayıcılarla çalışan çok tur mutlak encoder geliştirdi.
- Aynı dönemde, SSI (Synchronous Serial Interface) adlı senkron seri iletişim protokolü, Almanya merkezli Hubner tarafından endüstri standardı haline getirildi.
- Kullanıcıların çözünürlük ve çıkış yönünü yazılım üzerinden ayarlayabildiği programlanabilir encoder’lar geliştirildi.
Teknolojik atılımlar:
- Encoder kapatılsa dahi konum bilgisi korunur (mutlak değer depolama)
- ASIC çip entegrasyonu sayesinde daha küçük boyut ve yüksek entegrasyon
- Güvenilirlik ve elektromanyetik dayanımda büyük artış
2000’ler: Alan Veri Yolu, Ethernet ve Sistem Entegrasyonu
- Encoder’lar artık endüstriyel veri yolu protokollerini desteklemeye başladı: CANopen (CiA 406), Profibus, DeviceNet gibi protokoller çoklu düğüm ağları için uygun hale geldi.
- Aynı dönemde, EtherCAT (Beckhoff), Profinet (Siemens) ve EtherNet/IP (Rockwell) gibi endüstriyel Ethernet protokolleri öne çıktı.
- 2005 yılında, Japonya’daki Tamagawa firması, SIL2 güvenlik sertifikalı döner encoder'ı tanıttı. Bu ürün asansör, robot ve tren kontrol sistemlerinde kullanıldı.
- Encoder’lar artık sıcaklık dengeleme, dijital filtreleme ve kendini teşhis gibi akıllı sensör özellikleriyle donatılmaya başlandı.
Dönemin trendleri:
- Geleneksel darbe kabloları yerine ağ üzerinden iletişim
- Çok turlu mutlak konum aralığı 30 bit ve üzeri
- İlk kez tak-çalıştır (hot plug), uzaktan ayar ve güncelleme özellikleri
2010’lardan Günümüze: Akıllı Encoder’lar, Mini Kitler ve Kablosuz İletişim
- Akıllı encoder’lar (Smart Encoders) Bluetooth, IO-Link, endüstriyel Wi-Fi gibi teknolojileri destekler ve PLC veya bulut platformlarıyla çift yönlü iletişim kurabilir.
- İş birliği robotları (Cobot), AGV araçları, dronlar gibi alanlarda kullanılmak üzere, çapı 12 mm’ye kadar düşen ve 10 gramdan hafif olan manyetik kit tipi encoder’lar geliştirildi.
- Yüksek çözünürlüklü manyetik cetvel tipi lineer encoder’lar (Renishaw, RSF gibi) yarı iletken üretiminde kullanılmakta ve nanometre düzeyinde hassasiyet sağlamaktadır.
- Görsel tanıma destekli encoder’lar ve IMU (hareket sensörü) entegreli hibrit sensörler yaygınlaşıyor; bu sistemler 6 serbestlik dereceli pozisyon verisi sunabiliyor.
Gelecek Gelişim Trendleri
- Zekâ + Kenar Bilişim (Edge AI): Encoder'lar dahili işlemcilere sahip olacak; verileri yerinde işleyerek kestirimci bakım ve yapay zekâ analizleri yapabilecek.
- Çoklu Duyusal Algılama: Encoder'lar sıcaklık, nem, IMU, tork, ivme gibi farklı sensörlerle entegre çalışacak.
- Yazılım Tanımlı Encoder (SD-E): Kullanıcılar uzaktan çözünürlük, yön, iletişim protokolü ve teşhis ayarlarını değiştirebilecek.
- Yeşil ve Enerji Tasarruflu Tasarım: Düşük enerji tüketimi, sürtünmesiz malzemeler ve modüler kurulum trend olacak.
- Küresel Tedarik Zinciri Güçlendirme: Özellikle yerli encoder üretim kabiliyetlerini artırma çabaları artacak. Buna optik disk üretimi, özel çip tasarımı ve endüstriyel iletişim protokolleri dâhildir.
Sonuç
Encoder teknolojisinin gelişim süreci, endüstrinin analogdan dijitale, merkeziyetçiden zekâya, kapalı sistemlerden açık sistemlere geçişini yansıtır. Askeri kökenlerinden başlayarak, sivil kullanıma kadar uzanan bu yolculuk; hassas üretim, otomatik kontrol ve bilgi iletişimi gibi birçok disiplinle iç içedir. Encoder’ların tarihini anlamak, sadece teknolojik temelini kavramakla kalmaz, aynı zamanda gelecekteki endüstriyel sensör teknolojilerine hazırlıklı olmamızı da sağlar.