Enkoder Nedir?

Ana Sayfa  ›  Enkoderler  ›  Enkoder Nedir?

Enkoder Nedir?

Enkoder, mekanik bir hareketi; konum, hız ve yön bilgisi taşıyan elektriksel bir sinyale dönüştüren elektromekanik bir geri besleme elemanıdır.

Enkoder Ne İşe Yarar?

Bir hareket kontrol sisteminde motora bir komut gönderildiğinde komutun gerçekte ne ölçüde uygulandığını bilmek için fiziksel bir geri besleme gereklidir. Enkoder bu geri beslemeyi sağlayarak açık çevrim (open-loop) kontrolün kapalı çevrim (closed-loop) kontrole dönüşmesine olanak verir. Böylece sistem; konumlandırma hatasını, hız sapmasını ve dönüş yönünü gerçek zamanlı olarak izleyip düzeltebilir.

Enkoder Çeşitleri

Enkoderler temelde birbirinden bağımsız iki eksende sınıflandırılır: konum bilgisini üretme ilkesine göre (artımsal / mutlak) ve hareket biçimi ile algılama teknolojisine göre. Bu iki sınıflandırma birbirinden bağımsızdır; örneğin bir enkoder aynı anda hem manyetik, hem artımsal, hem de doğrusal olabilir. 

1) Konum Bilgisi Üretme Mantığına Göre

Artımsal (Incremental) Enkoder: Harekete bağlı olarak periyodik darbeler (pulse) üretir; mutlak konumu doğrudan vermez, yalnızca konum değişimini ve yönünü bildirir. Sistem bu darbeleri bir sayıcı ile sayarak referans noktasına göre bağıl konumu hesaplar. Çıkış tipik olarak aralarında 90° faz farkı bulunan iki kanaldan (A ve B) ve turda bir kez üretilen bir referans darbesinden (Z/index) oluşur.

Mutlak (Absolute) Enkoder: Her konuma karşılık benzersiz bir dijital kod üretir. Diskteki her konumun kendine özgü bir dijital kodu olduğundan, güç kesilip yeniden verildiğinde dahi konum bilgisi anında ve doğrudan okunur; referanslama (homing) hareketi gerekmez.

Şekil 1 — Artımsal ve mutlak enkoderlerin çıkış karşılaştırması

2) Hareket Biçimine ve Algılama Teknolojisine Göre

Döner (Rotary) Enkoder: Motor mili gibi dönen mekanizmaların açısal konumunu ve hızını ölçer.

Doğrusal (Lineer) Enkoder: Doğrusal eksenler üzerinde çalışarak düzlemsel yer değiştirmeyi ölçer. CNC tezgâhları gibi yüksek hassasiyet gerektiren sistemlerde kullanılır.

Algılama Teknolojileri: Enkoderlerin algılama teknolojisine göre öne çıkan özellikleri aşağıdaki tabloda özetlenmiştir.

Enkoder Parametreleri

Çözünürlük (Resolution): Enkoderin ayırt edebildiği en küçük konum adımıdır. Artımsal enkoderlerde PPR / LPR (tur başına darbe/çizgi) veya quadrature sonrası CPR (tur başına sayım) ile; mutlak enkoderlerde ise bit sayısı ile ifade edilir. Örneğin 13-bit tek turlu bir mutlak enkoder, bir turu 2¹³ = 8192 ayrı konuma böler.

Doğruluk (Accuracy): Enkoderin bildirdiği konumun gerçek fiziksel konuma ne kadar yakın olduğudur. Çözünürlük yüksek olsa dahi disk eksantrikliği, çizgi kusurları, sıcaklık ve montaj hataları nedeniyle doğruluk daha düşük olabilir. Yüksek çözünürlük tek başına yüksek doğruluk anlamına gelmez.

Tekrarlanabilirlik (Repeatability): Aynı fiziksel konuma birden çok kez gelindiğinde enkoderin aynı değeri verme yeteneğidir. Birçok hareket uygulamasında (örneğin bir parçayı her seferinde aynı noktaya konumlamak) mutlak doğruluktan çok tekrarlanabilirlik belirleyicidir.

Kullanırken Nelere Dikkat Edilmelidir?

Bir enkoderin uzun ömürlü ve hatasız çalışması yalnızca doğru ürün seçimine değil, aynı zamanda doğru montaj ve kullanıma bağlıdır. Sistem tasarlanırken ve montaj yapılırken aşağıdaki noktalara dikkat edilmesi tavsiye edilir.

Doğru Çözünürlük Seçimi: Sistemin mekanik gereksiniminin çok üzerinde bir çözünürlük seçmek, yüksek hızlarda kontrolörün işlem kapasitesini zorlayabilir ve sinyal kayıplarına yol açabilir. Çözünürlük ihtiyaca tam uygun olmalıdır.

Mekanik Hizalama ve Kaplin Kullanımı: Ürün seçerken mil çapına ve flanş tipine dikkat edilmelidir. Enkoder mili ile sistem arasındaki bağlantı çok iyi hizalanmalı; titreşimleri tolere etmek ve iç bileşenlere binen yükü azaltmak için esnek kaplin kullanılmalıdır. Cihaz miline zorlayıcı fiziksel müdahalelerden kaçınılmalıdır.

Elektriksel Gürültü ve Bağlantı: Enkoder sinyalleri ortamdaki elektromanyetik parazitlere karşı oldukça hassastır. Özellikle motor sürücüleri gibi yüksek frekanslı cihazların bulunduğu ortamlarda aşağıdaki adımlar önerilir:

• En etkili koruma, diferansiyel (RS-422) çıkış kullanmaktır. Bu yöntemde her sinyal, kendisi ve ters çevrilmiş eşi (ör. A ve A′) olarak iki tel üzerinden iletilir. Kablo boyunca her iki tele aynı gürültü biner; alıcı iki sinyalin farkını aldığından bu ortak gürültü birbirini götürür ve yalnızca yararlı sinyal kalır.

• Sinyalleri taşımak için blendajlı (ekranlı) ve çift bükümlü kablo kullanılmalıdır.

• Ekranlama topraklaması her iki uçtan değil, parazit döngülerini (ground loop) önlemek adına yalnızca tek bir noktadan — genellikle pano tarafından — yapılmalıdır.

• Enkoder kabloları, yüksek voltaj taşıyan güç kablolarıyla aynı kanaldan geçirilmemelidir.

Avantajları

Hassas geri besleme: Konum ve hız bilgisini yüksek doğrulukla sağlar.

Kapalı çevrim kontrol: Açık çevrim sistemlerin kapalı çevrim kontrole dönüştürülmesine imkân tanır.

Yön algılama: Hareketin yönünü tespit edebilir.

Verimlilik: Otomasyon sistemlerinde verimliliği ve doğruluğu artırır.

Konum hafızası: Mutlak enkoderlerde enerji kesintisinden sonra konum bilgisi korunur.

Uzun ömür: Temassız ölçüm yapan modellerde kullanım ömrü daha uzundur.

Kolay entegrasyon: Geniş ürün ve haberleşme protokolü yelpazesi sayesinde farklı uygulamalara kolayca uyarlanır.

Dezavantajları

Çevresel hassasiyet: Optik enkoderler kir, toz ve titreşime karşı hassas olabilir.

Maliyet: Yüksek çözünürlüklü ve mutlak enkoderlerin maliyeti daha yüksektir.

Montaj hassasiyeti: Hatalı montaj veya eksen kaçıklıkları ölçüm doğruluğunu etkileyebilir.

Bu içerik SensorBizde uzman ekibi tarafından hazırlanmıştır.