Encoder Nedir?
Encoder, fiziksel hareketi (örneğin dönme açısı, lineer 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 encoder, kapalı döngü kontrol ve hassas konumlandırma için temel bileşendir.
Encoder Sınıflandırması Genel Bakış (Comprehensive Classification of Encoders)
Encoder'lar 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 Encoder (Rotary Encoder) | Dönme hareketini (açısal yer değiştirme) algılar; motor mili, döner tabla vb. |
| Lineer Encoder (Linear Encoder) | Doğrusal hareketi algılar; takım tezgâhları ve konumlama platformları için |
| Tel Çekme Encoder (Draw Wire Encoder) | Çelik telin uzamasıyla uzun mesafe yer değiştirme ölçümü sağlar |
| Kit Encoder (Encoder Kit) | Modüler tasarım, muhafazasız, mikro motor entegrasyonu için uygundur |
2. Çıkış Sinyali Türüne Göre (By Signal Output Type)
| Tür | Açıklama |
|---|---|
| Artımsal Encoder (Incremental Encoder) | A/B/Z faz darbeleri üretir, kontrolör sürekli sayım yapar |
| Mutlak Encoder (Absolute Encoder) | Mutlak pozisyon değeri üretir, güç kesilse bile konumu hatırlar |
| Analog Encoder (Analog Encoder) | Sürekli voltaj veya akım sinyali üretir (0–10V, 4–20mA) |
3. Algılama Prensibine Göre (By Sensing Technology)
| Algılama Prensibi | Özellikler ve Kullanım Alanları |
|---|---|
| Optik (Optical) | Yüksek hassasiyetli ve çözünürlüklü, temiz ortamlar için ideal |
| Manyetik (Magnetic) | Toz, yağ ve kir direnci yüksek, zorlu endüstriyel ortamlar için |
| Kapasitif (Capacitive) | Kompakt, titreşime dayanıklı, düşük güç tüketimli |
| Endüktif (Inductive) | Yüksek parazit bağışıklığı, ağır hizmet makineleri için uygundur |
4. Arayüz Protokolüne Göre (By Communication Interface)
| Protokol Türü | Açıklama |
|---|---|
| A/B/Z Darbesi | Yaygın artımsal sinyal çıkışı, yüksek uyumluluk |
| Analog Arayüz | Geleneksel PLC veya eski sistemlerle uyumlu |
| Seri Arayüz (SSI/BiSS) | Yüksek hassasiyet ve gerçek zamanlılık sağlar |
| Endüstriyel Veri Yolu (CANopen/Profibus) | Çok noktalı iletişim, esnek sistem yapısı |
| Endüstriyel Ethernet (EtherCAT/Profinet) | Gerçek zamanlı iletişim, karmaşık otomasyon sistemleri için |
Encoder Nasıl Çalışır? (How Encoders Work)
Encoder'lar şu bileşenlerden oluşur:
- Hareketli Parça: Döner mil, lineer ray veya tel mekanizması
- Kod Tekerleği/Bantı: Konum bilgisi için periyodik yapıya sahip öğe
- Algılama Bileşeni: Optik sensör, manyetik sensör, kapasitif plaka vb.
- Sinyal İşleme Birimi: Algılanan veriyi standart sinyale çevirir
- Çıkış Arayüzü: Kontrol cihazına bağlanarak veri iletimini sağlar
Hedef nesne hareket ettiğinde, encoder içindeki algılayıcı sistemi pozisyon verisini toplayıp elektriksel sinyale dönüştürür. Bu işlem, encoder türüne göre farklı yollarla yapılır: optik modeller ışıkla çalışan kod diskleri kullanırken, manyetik modeller manyetik alan değişimini, kapasitif modeller ise elektrik alan farkını tespit eder.
Encoder Performans Parametreleri (Key Performance Metrics)
| Parametre | Açıklama |
|---|---|
| Çözünürlük (Resolution) | Birim hareket başına üretilen sinyal sayısı (PPR veya bit cinsinden) |
| Hassasiyet (Accuracy) | Gerçek değer ile ölçülen değer arasındaki maksimum fark |
| Tekrarlanabilirlik (Repeatability) | Aynı noktadaki tekrar ölçümlerin tutarlılığı |
| Maksimum Cevap Frekansı | En yüksek hareket hızında üretilebilecek sinyal frekansı |
| Çıkış Lojik Seviyesi | TTL, HTL, RS422 gibi elektriksel standartlar |
| Koruma Derecesi (IP) | IP65, IP67 gibi toz ve suya karşı dayanıklılık seviyesi |
Encoder 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: MRI, CT gibi tarayıcı sistemler
- Yenilenebilir Enerji: Rüzgar türbinleri, güneş takip sistemleri
- Havacılık ve Savunma: Füze kontrolü, uçuş durumu izleme
Encoder Yapısı ve Sinyal Diyagramları
Şekil 1: Tipik döner encoder görünümü
Şekil 2: Encoder iç yapısı – kod diski, sensör, sinyal işleyici dahil
İlgili Standartlar (Relevant Standards)
- IEC 60050-351: Endüstriyel ölçüm terimleri
- ISO 13849: Makinelerde güvenlik fonksiyonları
- IEC 60529: IP koruma sınıfları
- IEC 61800-5-2: Sürücü sistemlerinde işlevsel güvenlik
- CiA 406: CANopen encoder cihaz profili
- IEC 61158: Alan veri yolu protokol tanımları
Terimler Sözlüğü (Glossary)
| Terim | Anlamı |
|---|---|
| PPR | Devir başına darbe sayısı (Pulses Per Revolution) |
| CPR | Devir başına sayım sayısı (Counts Per Revolution) |
| Z Fazı | Artımsal encoder'da her turda bir kez çıkan referans darbesi |
| TTL | 5V dijital çıkış standardı |
| HTL | 10–30V çıkış seviyesi, yüksek parazit bağışıklığı |
| RS422 | Diferansiyel çıkış standardı, uzun mesafeye uygun |
| SSI | Senkron seri iletişim arayüzü |
| BiSS | Açık kaynaklı yüksek performanslı seri iletişim protokolü |
Sonuç: Encoder’lar fiziksel hareket ile dijital kontrol sistemleri arasında köprü kuran temel bileşenlerdir. Türleri, yapısı, sinyalleri ve standartları anlamak, doğru encoder seçimi ve etkili entegrasyon için kritik öneme sahiptir.