Kodlayıcı türleri

Kodlayıcılar, 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. Artımlı Kodlayıcı (Incremental Encoder)

• Çalışma Prensibi: Optik veya manyetik algılama ile A/B fazında dörtlü kare dalga sinyalleri (quadrature) oluşturur; Z fazı tek seferlik referans (home) pulsü verir.
• Temel Teknik Özellikler:
  • Çözünürlük: Tipik 500–10 000 PPR; interpolasyon (4×, 16×) ile on binlerce veya milyonlarca PPR’e çıkarılabilir.
  • Sinyal Kalitesi: Faz hatası < 5°, jitter < ±1 LSB.
• Çıkış Standartları: TTL (0–5 V), HTL (10–30 V), 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 stroke kontrolü.

2. Mutlak Kodlayıcı (Absolute Encoder)

• Çalışma Prensibi: Her konum, benzersiz ikili veya Gray kodu ile tanımlanır; referanslamaya gerek kalmadan mutlak konum okunabilir. Çok turlu modeller dişli veya elektronik sayıcı ile tur kaydı tutar.
• Temel Teknik Özellikler:
  • Tek Tur Çözünürlük: 8–20 bit; Çok Tur Aralığı: 16–32 bit.
  • Kod Formatları: Gray, Binary, BCD, Excess‑3 vb.
• Arayüz Türleri: SSI, BiSS‑C, EnDat 2.2 (senkron), CANopen, Profinet (Ethernet).
• Avantajlar & Dezavantajlar:
  • Avantaj: Enerji kesildiğinde konum korunur; yüksek güvenilirlikli çok eksenli sistemler için ideal; çevrimiçi parametre ayarı desteklenir.
  • Dezavantaj: Daha yüksek maliyet; seri iletişim için geniş bantlı kontrolör gereklidir.
• Tipik Uygulamalar: Robot eklemleri, çok eksenli CNC makineler, kritik güvenlik sistemleri.

3. Hibrid Kodlayıcı (Hybrid Encoder)

• Tanım: Artımlı ve mutlak sinyali bir arada sunar; hem hızlı puls hem de mutlak konum bilgisi sağlar.
• Özellikler: Güvenlik katmanlı yedekleme sistemlerinde (SIL) yaygın; yüksek hızlı geri besleme ile mutlak değer ölçümünü birleştirir.
• Tipik Uygulamalar: SIL sınıfı güvenlik sistemleri, havacılık/uzay paraşüt izleme, akıllı lojistik AGV’ler.

II. Ölçüm Şekline Göre Sınıflandırma

1. Döner Kodlayıcı (Rotary Encoder)

• Yapı: Katı/boş/yarı-boş mil; flanş veya panel montajı.
• Mekanik Özellikler: Mil çapı φ3–φ20 mm; radyal yük 10–50 N; aksiyel yük 5–20 N; yatak ömrü L₁₀ ≥ 10⁷ saat.
• Montaj Gerekliliği: Eksen paralelliği < 0,05 mm; yan yük ve yüksek titreşimden kaçının.
• Örnek Uygulamalar: Servo motor geri besleme, döner masa kontrolü, vana pozisyonlama.

2. Doğrusal Kodlayıcı (Linear Encoder)

• Türler: Optik, manyetik, kapasitif ölçek; sensör kafası ile ölçek arası 0,1–1 mm boşluk.
• Hassasiyet: Çözünürlük 0,01–1 µm; doğrusal hata < ±1 µm/m.
• Çevre Dayanıklılığı: Optik tip temiz oda gerektirir; manyetik tip tozlu ve yağlı ortamlarda çalışabilir.
• Örnek Uygulamalar: CNC kayar tezgâhlar, CMM ölçüm kolları, yarıiletken litografi makineleri.

3. Çekme Telli Kodlayıcı (Draw‑Wire Encoder)

• Yapı: Yaylı gerdirme mekanizmalı çelik tel makara; metrelerce ölçüm sahası.
• Hassasiyet: Çözünürlük 0,1 mm; tekrarlanabilirlik < ±0,5 mm.
• Uygulama Alanları: Asansör platform yüksekliği ölçümü, kepenk konum algılama, tünel keşfi.
• Montaj Önerisi: Telin dik ve gergin olmasına dikkat edin; yan çekme ve bükülmeden kaçının.

III. Algılama Prensibine Göre Sınıflandırma

1. Optik Kodlayıcı (Optical Encoder)

• Algılama Yöntemi: Işık kaynağı → kod diski → fotodetektör; iletim/refleksiyon değişimine dayalı puls üretimi.
• Çözünürlük Avantajı: Milyonlarca PPR’e kadar; jitter < ±0,1 arcsec.
• Dezavantajlar: Toz, yağ ve sıcaklık değişimlerine hassastır.
• Standartlar: ISO 23125 optik kodlayıcı normlarına uygundur.

2. Manyetik Kodlayıcı (Magnetic Encoder)

• Algılama Yöntemi: Hall etkili veya manyeto­rezistif sensörle manyetik alan değişimini ölçer.
• Güvenilirlik: Kirlenme, titreşim ve sıcaklık kaymasına dayanıklı; tipik hassasiyet 0,1–0,5°.
• Örnek Uygulamalar: Asansör kabin pozisyonlama, ağır sanayi açı izleme.
• Standartlar: DIN 32701 manyetik kodlayıcı normlarına uygundur.

3. Kapasitif Kodlayıcı (Capacitive Encoder)

• Algılama Yöntemi: Elektrotlar arası kapasitans değişimini AC uyarımla ölçer.
• Özellikler: Düşük güç tüketimi, kompakt, titreşime dayanıklı; hassasiyet ±1 µm.
• Dezavantajlar: Metalik ortama ve statik elektriğe hassastır.
• Örnek Uygulamalar: Mikro robotlar, tıbbi manipülatörler, mikro/nano platformlar.

4. Endüktif Kodlayıcı (Inductive Encoder)

• Algılama Yöntemi: Bobin ile metal hedef arasındaki endüktif etkileşim değişimiyle mesafe ölçümü.
• Avantajlar: Yüksek sıcaklık, basınca ve güçlü elektromanyetik parazitlere dayanıklı.
• Hassasiyet: Genellikle ±10 µm; ağır sanayi ve demiryolu ulaşımı için uygundur.
• Standartlar: IEC 62130 endüktif pozisyon sensörü kılavuzuna uygundur.

IV. Seçim Önerileri

1. İhtiyaçları Belirleyin: Hareket türü (döner/lineer), sinyal türü (artımlı/mutlak).
2. Hassasiyet ve Hız Dengesi: Yüksek çözünürlük, kontrolör band genişliği ve interpolasyon yeteneğiyle uyumlu olmalıdır.
3. Çevre Koşulları: Optik tip temiz odalar için; manyetik/endüktif tip zorlu ortamlara uygun.
4. Mekanik Güvenilirlik: Rulman yükü, ömür ve montaj hizalamasına özen gösterin.
5. İletişim Uyumluluğu: Seçilen protokol ve arayüzün sistem entegrasyonu ve tanılamayı desteklediğinden emin olun.

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