Enkodery to czujniki kontroli ruchu, które przekształcają ruch obrotowy, czy też liniowy w impuls elektryczny lub kod binarny, który może być następnie odczytany przez urządzenia sterujące. Pozwalają one na stały monitoring pozycji różnego rodzaju elementów ruchomych w maszynach, ich kąta obrotu, prędkości, przyspieszenia, czy też kierunku przemieszczenia. Zatem, czym właściwie są enkodery, jakie ich podstawowe rodzaje wyróżniamy oraz jaka jest zasada ich działania?
Enkodery – podstawowe rodzaje
Enkodery można podzielić na dwa różne sposoby. Tak więc pierwszy podział jest oparty o kryterium sygnału wyjściowego. Na tej podstawie można wyróżnić tak zwane enkodery inkrementalne (przyrostowe) oraz absolutne. Z kolei drugi podział jest oparty na kryterium ruchu mechanicznego, który ulega następnie przekształceniu w sygnał wyjściowy. Na tej podstawie wyróżnia się enkodery obrotowe mierzące z zasady kąt obrotu oraz liniowe mierzące ruch wzdłużny, czyli przemieszczenie.
Enkoder inkrementalny – zasada działania
Enkoder inkrementalny mierzący kąt obrotu należy do najprostszych, a zarazem najstarszych. Jego zasada działanie opiera się na generowaniu określonej ilości impulsów na każdy obrót, a następnie ich zliczaniu. Wartość kąta obrotu jest wyliczana na podstawie ilości wysłanych, a następnie odebranych z wykorzystaniem specjalnej tarczy kodowej sygnałów. Co warte zaznaczenia, im wyższa jest ilość generowanych impulsów na każdy obrót czujnika, tym lepsza jest jego rozdzielczość (możliwy jest pomiar mniejszych przemieszczeń kątowych).
Enkoder inkrementalny mierzący kąt obrotu może generować zarówno sygnał świetlny, jak i magnetyczny. Każde z tych rozwiązań ma swoje zalety i wady. Tak więc system świetlny pozwala na uzyskanie stabilniejszych wartości pomiarowych (szczególnie w przypadku czujników, które charakteryzują się wysoką rozdzielczością pomiarową). Co więcej, układy optyczne sprawdzają się również o wiele lepiej niż magnetyczne w momencie, gdy ich elementy znajdują się blisko różnego rodzaju falowników czy przewodów generujących wysokie napięcie. Jeśli chodzi o zalety enkoderów magnetycznych, to posiadają one mniejszą ilość elementów ruchomych. Sprawia to, iż o wiele lepiej niż ich optyczne odpowiedniki sprawdzają się w urządzeniach generujących duże wibracje. Ich dużą zaletą jest ponadto niska wrażliwość na wysokie zapylenie powietrza.
Enkoder liniowy – zasada działania
Zasada działania enkodera liniowego oraz obrotowego jest bardzo zbliżona. Główna różnica polega na kształcie tarczy kodowej, która w przypadku czujników mierzących ruch wzdłużny ma kształt liniału. Wartość przemieszczenia liniowego jest odczytywana na podstawie ilości odebranych sygnałów świetlnych lub też magnetycznych. Podobnie, jak w przypadku enkoderów obrotowych, im wyższa jest częstotliwość generowanych impulsów, tym możliwy jest bardziej precyzyjny pomiar. Zalety i wady układów optycznych oraz magnetycznych wykorzystywanych w czujnikach liniowych są takie same jak dla czujników ruchu kątowego.
Enkodery – zastosowanie
Enkodery liniowe, jak i obrotowe mają szerokie zastosowanie. Można je znaleźć między innymi w aplikacjach drukujących, windach, precyzyjnych serwomechanizmach, zautomatyzowanych liniach produkcyjnych oraz urządzeniach dźwigowych. W każdym z tych przypadków enkoder działa na tej samej zasadzie – mierzy wartość przemieszczenia i wysyła ją do układu sterującego.
Słowem zakończenia, enkodery zrewolucjonizowały branże automatyki. Współcześnie ciężko wyobrazić sobie więc pracę większości urządzeń mechanicznych bez wykorzystania tychże czujników.
