Automatyzacja procesów, zwiększanie wydajności funkcjonowania systemów czy instalacji wymaga wysoce precyzyjnego sprzętu. I takim sprzętem są właśnie enkodery. To urządzenia pomiarowe, które dzięki możliwości różnorodnego zastosowania, wpływają na sprawne działanie nie tylko maszyn, ale i całych przedsiębiorstw. Co więcej, mamy z nimi styczność na co dzień, często nawet o tym nie wiedząc. Jak działają enkodery i dlaczego pełnią tak istotną funkcję w zakresie automatyki przemysłowej? Czym właściwie są i jakie są ich rodzaje? Z naszym artykułem poznasz istotę tych niewielkich urządzeń, które mogą znacznie wpłynąć na pracę firm z wielu branży.
Automatyzacja procesów, zwiększanie wydajności funkcjonowania systemów czy instalacji wymaga wysoce precyzyjnego sprzętu. I takim sprzętem są właśnie enkodery. To urządzenia pomiarowe, które dzięki możliwości różnorodnego zastosowania, wpływają na sprawne działanie nie tylko maszyn, ale i całych przedsiębiorstw. Co więcej, mamy z nimi styczność na co dzień, często nawet o tym nie wiedząc. Jak działają enkodery i dlaczego pełnią tak istotną funkcję w zakresie automatyki przemysłowej? Czym właściwie są i jakie są ich rodzaje? Z naszym artykułem poznasz istotę tych niewielkich urządzeń, które mogą znacznie wpłynąć na pracę firm z wielu branży.
Enkoder, co to takiego?
Czy zastanawiałeś się kiedyś, w jaki sposób określa się na przykład liczbę obrotów wykonanych przez wybraną maszynę? Właśnie do tego, między innymi, służą enkodery. To precyzyjne urządzenia pomiarowe, wykorzystywane w maszynach i liniach produkcyjnych, których głównym zadaniem jest przetwarzanie ruchu mechanicznego – obrotowego lub liniowego – na sygnał elektryczny. Efektem działania urządzenia jest określenie dokładnej prędkości, pozycji kątowej, przesunięcia, liczby obrotów lub przebytej odległości w ruchu postępowym. Dzięki temu enkoder pozwala kontrolować ruch, napęd oraz pracę poszczególnych komponentów maszyn, a kolejno – co najważniejsze z perspektywy firm – optymalizować ruch. Bez nadzoru, jaki umożliwia enkoder, optymalizacja ruchu byłaby niemożliwa.
Enkoder nie jest wyłącznie przetwornikiem obrotowym. Stanowi on element układu automatyki, dzięki któremu możliwe jest określenie sprawności różnego rodzaju maszyn. Przy odpowiedniej znajomości funkcjonalności enkoderów i umiejętności ich wykorzystania, możliwe jest zwiększenie produktywności przedsiębiorstwa – innymi słowy mówiąc, enkodery pozwalają zaoszczędzić czas i pieniądze oraz poprawić wyniki firmy – specjalista Damian Gajewski z grupy ASTAT.
Jak działa enkoder?
Enkoder przekształca ruch na sygnał elektryczny – wykorzystując optyczny układ pomiarowy, wytwarza sygnał wyjściowy. Układ ten składa się z nadajnika i odbiornika, przedzielonych okrągłą tarczą – przysłoną. Układ optyczny odpowiada za pomiar samego przesunięcia, natomiast za ostateczny efekt działania enkodera odpowiedzialny jest układ elektroniczny, czyli interfejs wyjściowy. To on formułuje sygnał wyjściowy, czyli przetwarza informacje pomiarowe na sygnał elektryczny. Sygnał ten gotowy jest do odczytu przez urządzenie sterujące, na przykład przez licznik impulsów czy sterownik PLC lub do wykorzystania w liniach produkcyjnych.
Warto jednak wiedzieć, że enkodery dostępne są w kilku wersjach, z czym wiążą się pewne różnice w ich działaniu.
Enkoder inkrementalny czy absolutny? Czyli rodzaje enkoderów
Poszczególne modele enkoderów różnią się od siebie między innymi sposobem pomiaru czy typem ruchu, który podlega konwersji na sygnał elektryczny. Dzięki temu mogą być wykorzystywane do różnego rodzaju pomiarów, w zależności od tego, jakich wartości potrzebujemy.
Główny podział odbywa się ze względu na sposób pomiaru, czyli specyfikę sygnału wyjściowego, wyróżnia się:
- enkodery inkrementalne – na tarczy, będącej elementem konstrukcji urządzenia, znajdują się przezroczyste i nieprzezroczyste prążki. Specyfika działania enkoderów inkrementalnych opiera się o generowanie na wyjściu impulsów (przyrostów kątowych) – dzięki temu możliwy jest precyzyjny pomiar liczby obrotów, względnej pozycji kątowej i położenia. Kluczowa dla tego typu urządzeń jest rozdzielczość – im większa, tym mniejsze przesunięcia można zmierzyć, co zapewnia większą dokładność pomiaru. Enkoder inkrementalny okazuje się niezawodny do określenia prędkości obrotowej lub wartości przesunięcia;
- enkodery absolutne – na tarczy zamiast prążków znajdują się zakodowane liczby, na podstawie których określona zostaje pozycja osi. Enkodery absolutne generują na wyjściu sygnał kodowy – poszczególnym położeniom na osi przypisane są pewne wartości kodowe na wyjściu. Urządzenie wykorzystywane jest między innymi do precyzyjnego pozycjonowania w robotyce czy systemach składowania, a także w automatyce do pomiaru kąta lub przesunięcia.
Enkodery można podzielić także ze względu na:
- typ ruchu, który podlega przekształceniu na sygnał elektryczny (enkodery liniowe i obrotowe),
- budowę (enkodery miniaturowe, standardowe, dla przemysłu ciężkiego, bezłożyskowe, linkowe, liniały magnetyczne),
- metodę montowania (enkodery z otworem lub wałem),
- typ wbudowanej przekładni (w przypadku enkoderów absolutnych wieloobrotowych przekładnia może być mechaniczna lub elektroniczna – skanowanie optyczne lub magnetyczne),
- dodatkowe parametry, istotne dla środowiska pracy (np. stopień ochrony, certyfikaty, dodatkowe powłoki ochronne).
Gdzie enkodery znajdują zastosowanie?
Dzięki możliwości szerokiego zastosowania, ale i efektów, jakie przynosi ich wykorzystanie, enkodery coraz częściej stają się podstawowymi elementami układów automatyki. Są używane między innymi w:
- przemyśle i pojazdach specjalistycznych,
- różnego rodzaju aplikacjach,
- maszynach, w tym w systemach bezpieczeństwa maszyn,
- liniach produkcyjnych czy montażowych.
Enkodery okazują się niezbędne wszędzie tam, gdzie konieczny jest precyzyjny pomiar oraz nadzór prędkości, kierunku ruchu, przebytej drogi, pozycji elementów mechanicznych czy liczby wykonanych obrotów. W każdym przypadku enkoder niezmiennie wpływa na prawidłowe i efektywne funkcjonowanie maszyn i systemów. Stanowi zatem niewielką inwestycję, w wielkie zyski przedsiębiorstw.
Materiał partnera zewnętrznego
