Enkoder türleri

Enkoderler, endüstriyel otomasyon ve hassas hareket kontrol sistemlerinin “gözleri”dir; mekanik hareketi elektrik sinyaline yüksek doğrulukla çevirir. Uygulama ihtiyaçları ve teknolojiye göre çıkış sinyali tipi, ölçüm şekli ve algılama prensibi açısından sınıflandırılabilir. Aşağıda detaylı ve profesyonel bir inceleme bulabilirsiniz.

I. Çıkış Sinyali Tipine Göre Sınıflandırma

1. Artımsal Enkoder (Incremental Encoder)

• Çalışma Prensibi: Optik veya manyetik algılama ile A/B fazında quadrature kare dalga sinyalleri üretir; Z fazı tek seferlik referans (index/home) darbesi verir.
• Temel Teknik Özellikler:
  • Çözünürlük: Tipik 500–10 000 PPR/CPR; quadrature sayım ×4 ve/veya sin/cos enterpolasyon (×10…×10 000) ile daha yüksek etkili çözünürlük.
  • Sinyal Kalitesi: Faz hatası ve SDE (sub-division error) uygulamaya bağlı olarak düşük tutulmalıdır; jitter tipik olarak ±1 LSB mertebesindedir.
• Çıkış Standartları: TTL (5 V), HTL (10–30 V, push-pull), RS-422 (diferansiyel).
• Avantajlar & Dezavantajlar:
  • Avantaj: Düşük maliyet, hızlı tepki, kapalı döngü hız/konum kontrolüne uygun.
  • Dezavantaj: Enerji kesildiğinde konum kaybı; harici sayaç ve referanslama gerektirir.
• Tipik Uygulamalar: Servo sürücüler, motor hız ölçümü, doğrusal mekanizmaların strok kontrolü.

2. Mutlak Enkoder (Absolute Encoder)

• Çalışma Prensibi: Her konum, benzersiz ikili veya Gray kodu ile tanımlanır; referanslamaya gerek kalmadan mutlak konum okunur. Çok turlu modeller dişli veya elektronik sayıcı ile tur sayısını korur.
• Temel Teknik Özellikler:
  • Tek Tur Çözünürlük: 8–20 bit; Çok Tur Aralığı: 16–32 bit.
  • Kod Formatları: Gray, Binary, BCD vb.
• Arayüz Türleri: SSI, BiSS-C, EnDat 2.2 (senkron), CANopen, PROFINET, EtherCAT (endüstriyel Ethernet).
• Avantajlar & Dezavantajlar:
  • Avantaj: Enerji kesildiğinde konum korunur; çok eksenli sistemlerde güvenilir; çevrimiçi tanılama/parametre desteği yaygındır.
  • Dezavantaj: Görece daha yüksek maliyet; seri iletişim için uygun kontrolör bant genişliği gerekir.
• Tipik Uygulamalar: Robot eklemleri, çok eksenli CNC makineler, emniyet kritik eksenler.

3. Hibrit Enkoder (Hybrid Encoder)

• Tanım: Artımsal (hız/ince hareket) ve mutlak (pozisyon) sinyali aynı cihazda sunar.
• Özellikler: Güvenlik odaklı yedekleme mimarilerinde tercih edilir; hızlı geri besleme ile mutlak konum takibini birleştirir.
• Tipik Uygulamalar: Takım tezgâhları, baskı/ambalaj hatları, AGV/AMR ve emniyet seviyeli (SIL/PL) uygulamalar.

II. Ölçüm Şekline Göre Sınıflandırma

1. Döner Enkoder (Rotary Encoder)

• Yapı: Katı mil / boş mil / kör delikli; flanş veya panel montajı.
• Mekanik Özellikler: Mil çapı φ3–φ20 mm; radyal yük 10–50 N; aksiyel yük 5–20 N; yatak ömrü L₁₀ ≥ 2 × 10⁴ h (tipik).
• Montaj Gerekliliği: Eksen kaçıklığı/paralelliği ≤ 0,05 mm; aşırı yan yük ve titreşimden kaçının.
• Örnek Uygulamalar: Servo motor geri besleme, döner tabla kontrolü, vana pozisyonlama.

2. Doğrusal Enkoder (Linear Encoder)

• Türler: Optik, manyetik, kapasitif ölçek; sensör kafası–ölçek aralığı tipik 0,1–1 mm.
• Hassasiyet: Çözünürlük 0,01–1 µm; doğrusal hata ±1–±3 µm/m (optik üst seviye).
• Çevre Dayanıklılığı: Yüksek hassasiyet için temiz koşullar avantajdır; kapalı/sealed tipler soğutma sıvısı/tozlu ortamlara uygundur.
• Örnek Uygulamalar: CNC kızaklar, CMM, yarı iletken litografi/taşıma eksenleri.

3. Çekme Telli Enkoder (Draw-Wire Encoder)

• Yapı: Yaylı gerdirme mekanizmalı çelik tel–makara; metrelerce ölçüm sahası.
• Hassasiyet: Çözünürlük ~0,1 mm; tekrarlanabilirlik < ±0,5 mm (modele bağlı).
• Uygulama Alanları: Platform yüksekliği ölçümü, kapı/menteşe konumu, tünel/şantiye ölçümleri.
• Montaj Önerisi: Telin dik ve gergin olması; yan çekme ve bükülmeden kaçınılması gerekir.

III. Algılama Prensibine Göre Sınıflandırma

1. Optik Enkoder (Optical Encoder)

• Algılama Yöntemi: Işık kaynağı → kod diski → fotodedektör; iletim/retrorefleksiyon desenlerinin okunması.
• Çözünürlük Avantajı: Milyonlarca PPR’e kadar etkili çözünürlük; SDE/jitter düşük tutulabilir.
• Dezavantajlar: Toz/yağ/yoğuşmaya hassastır; doğru sızdırmazlık ve temizlik gerekir.
• İlgili Standart Aileleri: IEC 60529 (IP), IEC 60068-2 (titreşim/şok/ısı), EN 61000-6-2/-6-4 (EMC).

2. Manyetik Enkoder (Magnetic Encoder)

• Algılama Yöntemi: Hall, AMR, GMR veya TMR sensörleri ile manyetik alan değişiminin ölçümü.
• Güvenilirlik: Kirlenme/titreşim/ısı değişimlerine daha toleranslı; tipik açısal doğruluk 0,1–0,5°.
• Örnek Uygulamalar: Asansör kabin/sürgü konumu, ağır sanayi açı izleme.
• İlgili Standart Aileleri: IEC 60068-2, IEC 60529, EN 61000-6-2/-6-4.

3. Kapasitif Enkoder (Capacitive Encoder)

• Algılama Yöntemi: Elektrotlar arası kapasitansın AC uyarımla ölçülmesi ve faz/amp. çözümlemesi.
• Özellikler: Düşük güç tüketimi, kompakt, titreşime dayanıklı; hassasiyet uygulamaya göre ±1 µm mertebesine inebilir.
• Dezavantajlar: Büyük metal kütlelerine/ESD’ye duyarlılık; iyi ekranlama/topraklama gerekir.
• İlgili Standart Aileleri: IEC 60068-2, IEC 60529, EN 61000 serileri.

4. İndüktif Enkoder (Inductive Encoder)

• Algılama Yöntemi: Bobin–iletken hedef etkileşimindeki endüktif/eddy akımı değişiminin ölçümü.
• Avantajlar: Yüksek sıcaklık ve elektromanyetik girişime dayanım; sağlamlık öncelikli uygulamalar.
• Hassasiyet: Genellikle ±10 µm sınıfı (modele ve geometriye bağlı).
• İlgili Standart Aileleri: IEC 60068-2, IEC 60529, EN 61000 serileri.

IV. Seçim Önerileri

1. İhtiyaçları Belirleyin: Hareket türü (döner/lineer), sinyal türü (artımsal/mutlak).
2. Hassasiyet ve Hız Dengesi: Çözünürlük hedeflerini kontrolör bant genişliği ve enterpolasyon yeteneğiyle eşleştirin.
3. Çevre Koşulları: Optik tip temiz/yarı temiz ortamlarda üstün; manyetik/indüktif kapalı tipler zorlu ortamlara uygun.
4. Mekanik Güvenilirlik: Rulman yükleri, L₁₀ ömrü ve montaj hizalamasına dikkat edin; yan yükleri sınırlayın.
5. İletişim Uyumluluğu: Arayüz/protokolün (SSI, BiSS-C, EnDat, EtherCAT, PROFINET, CANopen) sistem tanılaması ve emniyet ihtiyacıyla uyumunu doğrulayın.

Bu üç boyutlu sınıflandırma ve performans karşılaştırmasıyla, en uygun enkoder türünü hızla seçip ekipman verimliliğini artırabilir ve geliştirme ile bakım maliyetlerini azaltabilirsiniz.