Wiele maszyn, urządzeń oraz linii produkcyjny nie mogłoby prawidłowo funkcjonować bez jednego, niewielkiego mechanizmu, jakim jest enkoder. Możemy go spotkać nie tylko w przemyśle, ale również w najnowszych zdobyczach techniki codziennego użytku. Co więcej, urządzenie to jest cały czas udoskonalane i znajduje się dla niego coraz nowsze zastosowania. Zatem czym właściwie są i jak działają enkodery?
Enkoder – charakterystyka
Najprościej mówiąc, enkodery to czujniki służące do kontroli ruchu. Dzięki nim możliwe jest dokładne określenie parametrów, takich jak:
- pozycja elementów maszyny,
- kąt obrotu,
- prędkość,
- przyspieszenie,
- kierunek ruchu,
- odległość.
Urządzenia te coraz częściej wykorzystuje się nie tylko jako przetwornik obrotowy, ale również jako element układu automatyki, którego głównym zadaniem jest przesyłanie informacji serwisowych i diagnostycznych, pozwalających określić żywotność maszyny. Jednak podstawowym celem, w jakim wykorzystuje się enkodery, jest konwersja ruchu mechanicznego na sygnał elektryczny.
Urządzenia te można podzielić ze względu na różne parametry. Najczęściej wspomina się o podziale na enkodery inkrementalne oraz absolutne.
Enkodery inkrementalne
Enkodery z tej grupy to generatory impulsów elektrycznych prostokątnych lub sinusoidalnych. Są one ściśle powiązane z ruchem obrotowym napędu, do którego zamontowane jest urządzenie. Enkodery inkrementalne składają się z kilku podstawowych elementów, takich jak wałek z zamontowaną tarczą kodową, dwa łożyska, układ skanujący oraz układ elektroniczny. Istotnym elementem urządzenia jest również tarcza kodowa, która gwarantuje większą powtarzalność pomiarów.
Istotną kwestią, jeśli chodzi o enkodery inkrementalne, jest fakt, iż generują one impulsy wyłącznie wtedy, kiedy są podłączone do zasilania oraz w momencie ruchu. Co więcej, nie posiadają one funkcji zapamiętywania swojej pozycji, co oznacza, że np. w przypadku pomiaru drogi w momencie wyłączenia zasilania i po ponownym jego uruchomieniu konieczne jest wykonanie bazowania układu.
Enkodery absolutne
Ich budowa jest właściwie taka sama jak w przypadku enkoderów inkrementalnych. Zasadnicza różnica polega na sposobie pomiaru. Sygnał wyjściowy jest tutaj generowany w postaci analogowej. Dzięki temu każde połączenie kątowe wału ma przypisaną własną wartość kodową na wyjściu. Cechą znacznie odróżniającą te enkodery od enkoderów inkrementalnych jest fakt, iż są one w stanie dostarczyć charakterystyczne wartości pozycji w momencie ich wyłączenia, a także bezpośrednio po awarii zasilania. Wiąże się to jednak ze zwiększeniem rozmiarów urządzenia i poszerzenie go o dodatkowe elementy ruchome. Te z kolei mogą szybko się zużywać i łatwiej ulegać uszkodzeniu. Sprawia to, że niektórzy użytkownicy decydują się na poboczne rozwiązania pozwalające na uzyskanie optymalnego efektu pracy maszyny. W takim przypadku często stosowane są ekodery inkrementalne z bateryjnym podtrzymaniem wartości. Takie połączenie powoduje, że w przypadku braku zasilania bateria podtrzymuje bieżącą pozycję oraz utrzymuje pracę całego enkodera. Oznacza to, że tak „rozbudowany” enkoder inkrementalny może śledzić zmianę pozycji osi również przy wyłączonym zasilaniu.
Dokładne pomiary najróżniejszych parametrów wymagają zastosowania specjalistycznych i precyzyjnych urządzeń. Do grupy tej należą również enkodery, które wykorzystywane są nie tylko w dużych przedsiębiorstwach, ale także w niewielkich firmach, w których precyzja ma ogromne znaczenie. Warto również dodać, że grupa tych urządzeń nieustannie się zmienia i rozwija, przez co dostęp do dokładnych pomiarów staje się coraz łatwiejszy.