Enkoder Nedir?
Enkoder, fiziksel hareketi (örneğin dönme açısı, doğrusal yer değiştirme veya hız) elektrik sinyaline dönüştüren bir sensör cihazıdır. Sayısal kontrol sistemleri (PLC, sürücüler, endüstriyel bilgisayarlar vb.) tarafından gerçek zamanlı izleme, geri bildirim ve kontrol sağlamak amacıyla kullanılır. Endüstriyel otomasyon, robot teknolojisi, CNC ekipmanları, tıbbi sistemler ve havacılık gibi yüksek hassasiyetli hareket kontrolü gerektiren uygulamalarda enkoder, kapalı döngü kontrol ve hassas konumlandırma için temel bileşendir.
Enkoder Sınıflandırması Genel Bakış (Comprehensive Classification of Encoders)
Enkoderler çeşitli teknik ölçütlere göre sınıflandırılabilir: ölçüm biçimi, çıkış sinyali türü, algılama prensibi ve iletişim arayüzü gibi.
1. Ölçüm Biçimine Göre (By Measurement Format)
| Tür | Açıklama |
|---|---|
| Döner Enkoder (Rotary Encoder) | Dönme hareketini (açısal yer değiştirme) algılar; motor mili, döner tabla vb. |
| Doğrusal Enkoder (Linear Encoder) | Doğrusal hareketi algılar; takım tezgâhları ve konumlama platformları için |
| Çekme Telli Enkoder (Draw-Wire Encoder) | Çelik tel–makara mekanizmasıyla uzun strok yer değiştirme ölçümü |
| Kit/Modüler Enkoder (Encoder Kit) | Muhafazasız/modüler tasarım; mikro motor entegrasyonu için uygundur |
2. Çıkış Sinyali Türüne Göre (By Signal Output Type)
| Tür | Açıklama |
|---|---|
| Artımsal Enkoder (Incremental) | A/B/Z faz darbeleri üretir; denetleyici sürekli sayım yapar |
| Mutlak Enkoder (Absolute) | Mutlak pozisyon değeri üretir; güç kesilse bile konum korunur |
| Analog Çıkışlı | 0–10 V veya 4–20 mA; niş/legacy uygulamalar (çoğu uygulamada artımsal/mutlak tercih edilir) |
3. Algılama Prensibine Göre (By Sensing Technology)
| Algılama Prensibi | Özellikler ve Kullanım Alanları |
|---|---|
| Optik (Optical) | Çok yüksek çözünürlük ve tekrarlanabilirlik; temiz/yarı temiz ortamlar |
| Manyetik (Magnetic) | Toz/yağ/titreşime dayanım; zorlu endüstriyel ortamlar |
| Kapasitif (Capacitive) | Kompakt, düşük güç; yakın metal ve neme duyarlı |
| İndüktif (Inductive) | Yüksek EMI/sıcaklık dayanımı; ağır hizmet makineleri |
4. Arayüz Protokolüne Göre (By Communication Interface)
| Protokol Türü | Açıklama |
|---|---|
| A/B/Z Darbesi | Yaygın artımsal çıkış; TTL/HTL veya RS-422 diferansiyel iletim |
| Analog Arayüz | Gerilim/akım; eski PLC/sistemlerle uyumluluk |
| Seri Arayüz (sensör seviyesi) | SSI, BiSS-C, EnDat, SPI – mutlak konum ve tanılama |
| Endüstriyel Veri Yolu | CANopen, PROFIBUS – çok nokta iletişim |
| Endüstriyel Ethernet | EtherCAT, PROFINET – gerçek zamanlı çok eksen senkronizasyon (çoğu enkoderde gömülü arayüz veya gateway ile) |
Enkoder Nasıl Çalışır? (How Encoders Work)
Enkoderler şu bileşenlerden oluşur:
- Hareketli Parça: Döner mil, doğrusal ray veya tel mekanizması
- Kod Diski/Ölçeği: Konum bilgisini taşıyan periyodik desen (disk/cetvel/şerit)
- Algılama Bileşeni: Optik sensör, manyetik sensör, kapasitif plaka vb.
- Sinyal İşleme Birimi: AFE/ASIC ile algılanan sinyali koşullandırır ve enterpole eder
- Çıkış Arayüzü: Denetleyiciye aktarım (A/B/Z, 1 Vpp, SSI/BiSS/EnDat, fieldbus/Ethernet)
Hedef nesne hareket ettiğinde, enkoder içindeki algılayıcı sistemi pozisyon verisini toplayıp elektriksel sinyale dönüştürür. Bu işlem, enkoder türüne göre farklı yollarla yapılır: optik tipler ışıkla çalışan kod diskleri/ızgaraları, manyetik tipler manyetik alan değişimini, kapasitif tipler ise kapasitans değişimini tespit eder.
Enkoder Performans Parametreleri (Key Performance Metrics)
| Parametre | Açıklama |
|---|---|
| Çözünürlük (Resolution) | Birim hareket başına üretilen sayım/pulse (PPR/CPR veya bit) |
| Doğruluk (Accuracy) | Gerçek değer ile ölçülen değer arasındaki maksimum fark (çözünürlük ≠ doğruluk) |
| Tekrarlanabilirlik (Repeatability) | Aynı noktadaki tekrar ölçümlerin kısa dönem tutarlılığı |
| Maksimum Çıkış Frekansı (f_max) | En yüksek hızda üretilen sinyal bant genişliği; artımsalda yaklaşık f_max ≈ RPM × PPR × 4 (doğrusal için ≈ v/p × edges) |
| Elektriksel Çıkış | TTL/HTL, RS-422 diferansiyel, 1 Vpp sinüs/kosinüs |
| Koruma Derecesi (IP) | IP65, IP67 vb. toz/su dayanımı; uygulama ortamına göre seçilir |
Enkoder Uygulama Alanları (Common Applications)
- Endüstriyel Otomasyon: Konveyör konumlama, servo kontrol, elektrikli silindir geri bildirimi
- CNC Takım Tezgâhları: X/Y/Z ekseni ölçümü, takım değişimi
- Robot Sistemleri: Eklemler arası açı tespiti, mobil taban pozisyonlama
- Tıbbi Görüntüleme: CT ve (manyetik kısıtları gözeterek) MRI alt sistemleri
- Yenilenebilir Enerji: Rüzgâr türbinleri, güneş takip sistemleri
- Havacılık ve Savunma: Uçuş yüzeyleri/iniş takımı konumu, ataletli test düzenekleri
Enkoder Yapısı ve Sinyal Diyagramları
Şekil 1: Tipik döner enkoder görünümü
Şekil 2: Enkoder iç yapısı – kod diski/ölçek, sensör ve sinyal işleme birimi
İlgili Standartlar (Relevant Standards)
- IEC 60050-351: Endüstriyel ölçüm/otomasyon terimleri
- ISO 13849-1: Makinelerde güvenlik fonksiyonları (PL)
- IEC 60529: IP koruma sınıfları
- IEC 61800-5-2: Sürücü sistemlerinde işlevsel güvenlik (SIL)
- CiA 406: CANopen enkoder cihaz profili
- IEC 61158: Alan veri yolu protokol tanımları
- EN 61000-6-2 / EN 61000-6-4: Endüstriyel EMC bağışıklık/emisyon
- IEC 60068-2: Titreşim/darbe/sıcaklık-nem çevresel testleri
Terimler Sözlüğü (Glossary)
| Terim | Anlamı |
|---|---|
| PPR | Devir başına darbe (Pulses Per Revolution) |
| CPR | Devir başına sayım (Counts Per Revolution, quadrature ×4 sayımı kapsar) |
| Z Fazı | Artımsal enkoderde her turda bir kez çıkan referans darbesi |
| TTL | 5 V dijital çıkış standardı |
| HTL | 10–30 V push-pull çıkış; parazit bağışıklığı yüksektir |
| RS-422 | Diferansiyel iletim standardı; uzun mesafe/EMC için uygundur |
| SSI | Senkron seri mutlak arayüz |
| BiSS-C | Açık, yüksek performanslı seri mutlak arayüz (CRC ve tanılama destekli) |
Sonuç: Enkoderler fiziksel hareket ile dijital kontrol sistemleri arasında köprü kuran temel bileşenlerdir. Türleri, yapısı, sinyalleri ve standartları anlamak, doğru enkoder seçimi ve etkili entegrasyon için kritik öneme sahiptir.