Do czego służą enkodery i gdzie są wykorzystywane?

Enkodery mają decydujące znaczenie dla automatyzacji procesów produkcyjnych. Urządzenia te przetwarzają przesunięcie i pozycję kątową na sygnał elektryczny. Dzięki zastosowaniu enkodera można zmierzyć m.in. prędkość kątową, obrót danego elementu oraz przebytą drogę.

Rodzaje enkoderów i ich funkcje 

Z uwagi na jednoznaczność sposobu pomiaru położenia wyróżnia się enkodery inkrementalne, czyli przyrostowe i enkodery absolutne. Urządzenia te różnią się wytwarzanym na wyjściu sygnałem oraz zdolnością do zapamiętywania pomiaru. 

Enkodery inkrementalne 

Enkodery inkrementalne służą do pomiaru położenia kątowego i liczby obrotów do ustalonego punktu odniesienia. Enkoder inkrementalny wytwarza na wyjściu impulsy odpowiadające ruchowi obrotowemu. Nie zapamiętuje aktualnego położenia. Generowane impulsy są zliczane przez licznik, będący częścią układu sterowania maszyną. Jeśli nastąpi odłączenie napięcia elektrycznego, pozycja nie zostanie zapamiętana i konieczne jest wyzerowanie, ustawienie punktu odniesienia. Enkoder cechuje się stałą ilością impulsów na obrót, czyli rozdzielczością. Im większa rozdzielczość, tym dokładniejszy jest pomiar, tym mniejsze przesunięcie kątowe można zmierzyć.

Sygnał wyjściowy enkoderów inkrementalnych generowany jest przez układ optyczny. W enkoderze wykorzystuje się nadajnik, będący źródłem światła i odbiornik (fototranzystor). Między tymi dwoma elementami umieszczona jest tarcza, przysłona, która pokryta jest nieprzezroczystym i przezroczystymi prążkami. Emitowane promienie świetlne są przepuszczane, bądź nie, przez tarczę. Jeśli tarcza przepuści światło, fototranzystor otworzy się, a impulsy zostaną poddane cyfrowej obróbce.

Enkodery absolutne 

W enkoderach absolutnych tarcza pokryta jest zakodowanymi liczbami. Urządzenia te wyznaczają pozycję osi wału na podstawie odczytu kodu cyfrowego z tarczy urządzenia. Enkodery absolutne generują na wyjściu sygnał kodowy. Do każdego położenia wału przypisana jest wartość liczbowa w postaci kodu binarnego lub kodu Graya. Zastosowanie kodu Graya do pomiaru sprawia, że nie powstaje błąd grubego odczytu.

Enkodery absolutne dzieli się na jednoobrotowe i wieloobrotowe. Urządzenie jednoobrotowe rozróżnia pozycje jedynie w ramach jednego obrotu. Oznacza to, że efektem obrotu wału o kąt 360° jest taki sam sygnał na wyjściu. Enkoder jednoobrotowy tworzony jest przez pojedynczą tarcze kodową. W enkoderze wieloobrotowym stosowanych jest wiele tarcz kodowych. Pozwala to na odczyt nie tylko kąta obrotu, ale i liczby obrotów.

Cechą wyróżniającą enkoder absolutny jest zapamiętywanie aktualnej pozycji nawet po wyłączeniu zasilania. Jest to możliwe, gdyż każdemu pomiarowi przyporządkowany jest jednoznacznie zakodowany sygnał cyfrowy. Jeśli ten system pomiaru, w stanie wyłączonym, jest poruszany mechanicznie, to po podłączeniu napięcia można odczytać położenie wału. 

Enkodery – zastosowanie 

Obszar zastosowania enkoderów stale się powiększa. Nowoczesne rozwiązania technologiczne umożliwiają wykorzystanie enkoderów niemalże we wszystkich gałęziach przemysłu. Stosowane są głównie w maszynach i liniach produkcyjnych, gdzie służą do precyzyjnego odczytu prędkości, drogi, przesunięcia i odległości. Enkodery pozwalają na pomiar obrotu części maszyny lub przetwarzanego elementu. Urządzenia te wykorzystywane są w obrabiarkach, liniach montażowych i robotach. 

Obecnie w przemyśle powszechnie stosuje się programowalne enkodery, umożliwiające szybką zmianę m.in.  rozdzielczości, sygnału wyjściowego, lub zaprogramowanie kierunku obrotów. Enkodery mają fundamentalne znaczenie dla automatyki maszyn, pracy złożonych urządzeń oraz kontroli ruchu przedsiębiorstwa.

Podsumowanie

Enkodery to urządzenia o wszechstronnym zastosowaniu. Są nieodzownym elementem maszyn, linii produkcyjnych i wielu urządzeń codziennego użytku. Bez enkoderów nowoczesny przemysł właściwie nie istnieje.