Enkoder to jedno z tych urządzeń, które odgrywają podstawową rolę w systemach automatyki przemysłowej. Pozwalają śledzić ruch, kierunek oraz prędkość elementów i z tego względu są niezbędne wszędzie tam, gdzie liczy się dokładność ustawienia: od maszyn CNC, przez roboty przemysłowe, po napędy bram, windy, a nawet sprzęt medyczny. W tym artykule omawiamy, czym są enkodery, jakie są ich rodzaje, jakie mają dokładności, do czego służą, a także jak je bezpiecznie wyczyścić.
Czym jest enkoder?
Enkoder to czujnik, który zamienia ruch mechaniczny – obrotowy lub liniowy – na sygnał elektryczny. Sygnał jest następnie odczytywany przez układ sterowania, np. sterownik PLC czy licznik impulsów, i informuje je o pozycji elementów ruchomych, prędkości obrotowej silników, a nawet o kierunku ich pracy. Dzięki temu system wie, w jakiej pozycji znajduje się śledzony element maszyny, z jaką prędkością się porusza i w którą stronę.
Jak działa enkoder?
Jak napisaliśmy powyżej, zasada działania enkodera polega na zamianie ruchu na impulsy elektryczne. W praktyce wygląda to tak, że ruch wału lub przesunięcie liniowe detalu powoduje wygenerowanie sygnałów wyjściowych, które są następnie interpretowane przez urządzenie sterujące. Jednak, w zależności od typu enkodera, sygnały te mogą mieć różną dokładność i postać.
Najpopularniejsze są enkodery optyczne, w których wiązka światła (emitowana przez źródło, np. diodę LED) przechodzi przez tarczę kodową z przezroczystymi i nieprzezroczystymi sektorami. Kiedy tarcza obraca się, światło przerywane przez nieprzezroczyste sektory trafia do fotodetektora, generując impulsy. Ilość impulsów odpowiada liczbie wykonanych obrotów lub przesunięć.
Z kolei enkodery magnetyczne wykorzystują zmiany pola magnetycznego rejestrowane przez czujnik Halla. Są mniej wrażliwe na zabrudzenia i lepiej sprawdzają się w trudnych warunkach przemysłowych. Są też enkodery rezystancyjne rejestrujące zmianę oporu elektrycznego.
Rodzaje enkoderów
Enkodery dzielą się na inkrementalne i absolutne:
- Enkoder inkrementalny generuje impulsy przy każdym ruchu, ale nie zapamiętuje pozycji po wyłączeniu zasilania. Służy do pomiaru zmiany pozycji, prędkości i kierunku ruchu. W przypadku enkoderów inkrementalnych o dokładności pomiaru decyduje liczba impulsów na obrót (rozdzielczość).
- Enkoder absolutny generuje unikalny kod dla każdej pozycji i po ponownym włączeniu zasilania system od razu zna dokładne położenie. Rozwiązanie to stosuje się tam, gdzie nie można pozwolić sobie na utratę informacji o pozycji, np. w systemach zrobotyzowanych lub nowoczesnych liniach produkcji.
Dodatkowo enkodery dzielą się na enkodery obrotowe (mierzące kąt obrotu), enkodery liniowe (mierzące przesunięcie w linii prostej) oraz enkodery linkowe (używane do kontaktowego pomiaru pozycji, prędkości oraz przesunięcia).
Co mierzy enkoder i do czego służy?
Enkoder mierzy przede wszystkim:
- pozycję (kątową lub liniową),
- liczbę obrotów,
- prędkość obrotową,
- kierunek ruchu.
Urządzenie to służy do dostarczania dokładnych danych pozwalających na precyzyjne określenie pozycji i sterowanie ruchem.
Dokładność i rozdzielczość enkoderów
Dokładność enkodera zależy m.in. od liczby impulsów generowanych na jeden obrót. Im więcej impulsów, tym większa precyzja i rozdzielczość enkodera. Na przykład enkoder obrotowy o rozdzielczości 5000 PPR (impulsów na obrót) pozwala określić pozycję z dokładnością do 0,072 stopnia.
Typowe wartości rozdzielczości to 500, 1024, 2048, a nawet 16384 impulsów na obrót w przypadku zaawansowanych modeli enkoderów obrotowych. W enkoderach absolutnych dodatkowo ważna jest liczba możliwych pozycji, które urządzenie potrafi rozróżnić.
Jak wyczyścić enkoder?
Czystość enkodera ma bezpośredni wpływ na jego dokładność i niezawodność. W przypadku enkoderów optycznych należy zadbać o czystość tarczy i czujnika, ponieważ kurz, smar czy opiłki mogą zakłócić sygnał i prowadzić do błędów pomiarowych. Do czyszczenia najlepiej używać sprężonego powietrza lub miękkiej ściereczki antystatycznej. Nie należy stosować agresywnych środków chemicznych. W przypadku enkoderów montowanych w urządzeniach elektronicznych należy też sprawdzić, czy nie ma luźnych połączeń i uszkodzeń mechanicznych.
Wiesz już wszystko na temat enkoderów
Warto zapamiętać, że odpowiedni enkoder, dobrze dobrany do konkretnego zastosowania i regularnie konserwowany, zapewnia bezawaryjną pracę całego systemu automatyki w zakładzie przemysłowym. Jeżeli interesujesz się automatyką przemysłową, to na naszym blogu znajdziesz sporo bardzo ciekawych artykułów na ten temat.
