Co to takiego enkoder inkrementalny?

Enkodery to urządzenia pomiarowe, dające informację o aktualnej pozycji układu wykonawczego, w którym się znajdują. W największym skrócie można powiedzieć, że są czujnikami ruchu. Jednak jest to pojęcie bardzo ogólne, a w rzeczywistości enkodery kontrolują wiele parametrów, które składają się na ruch. Dzięki obecności enkoderów można określić pozycję elementów maszyny, jej prędkość, kąt obrotu, kierunek ruchu i przyspieszenie.  W najnowocześniejszych rozwiązaniach odpowiadają również za przesyłanie informacji diagnostycznych.

Czym jest enkoder inkrementalny?

Enkodery można podzielić na co najmniej kilka rodzajów. Wspólna dla nich jest konwersja ruchu mechanicznego na sygnał elektryczny, który przekazywany jest do wiadomości w ramach sprzężenia zwrotnego. Jednym z częściej używanych typów enkoderów jest enkoder inkrementalny. Inna nazwa, z jaką można się spotkać, to przetwornik obrotowo-impulsowy. Generuje on impulsy elektryczne sinusoidalne albo prostokątne. Są one związane z napędem i jego ruchem obrotowym – urządzenie mierzy pozycję kątową poprzez zliczenie impulsów z tarczy podziałowej.

Enkoder inkrementalny składa się z kilku części. Najważniejszy jest wałek wyposażony w tarczę kodową. Oprócz niego są oddalone od siebie dwa łożyska, układy skanujący i elektroniczny. Każdy element pełni istotną rolę. W porównaniu do enkoderów absolutnych, części składające się na enkodery inkrementalne są prostsze w budowie, a tym samym bardziej ekonomiczne.

Zasada działania enkoderów inkrementalnych

W tym rodzaju enkoderów mamy do czynienia z generowaniem cyfrowego sygnału wyjściowego podczas obrotu wału o konkretny kąt. Impulsy wychodzące z enkodera inkrementalnego informują jedynie o zmianie pozycji, nie wkazując konkretnego położenia. Dlatego też ten rodzaj enkoderów nie jest tak precyzyjny jak enkodery absolutne, choć im wyższa rozdzielczość, mierzona liczbą impulsów na obrót, tym większa jest dokładność pomiaru. Informacja na temat umiejscowienia wału jest uzależniona od generowanych impulsów elektrycznych. Jeśli dojdzie do odcięcia zasilania, układ musi być bazowany od nowa.

W enkoderach inkrementalnych mamy do czynienia z  przynajmniej jednym sygnałem wyjściowym „A”, ale z reguły są dwa „A” i „B” (przesunięte o 90 stopni). Jeżeli wał obraca się w prawo, to wysyłany jest sygnał „A”. Natomiast w sytuacji, kiedy wał będzie się obracać w stronę przeciwną do wskazówek zegara, wysyłany jest sygnał „B”. Na rynku są dostępne też warianty enkoderów mających jeszcze sygnał „Z”. Inaczej nazywany jest sygnałem odniesienia lub zerowym. Generowany jest tylko raz, kiedy tarcza zrobi pełny obrót.

Zastosowanie enkoderów inkrementalnych

Poza pozycjonowaniem enkodery inkrementalne często używane są do wyznaczania prędkości. Patrząc z tej perspektywy, są przydatne w maszynach CNC i wszędzie tam, gdzie ważna jest bardzo precyzyjna rejestracja mechanicznego ruchu obrotowego. Są odpowiednie do wykorzystania w trakcie kontroli systemu sterowania ruchem urządzeń (np. liniami do napełniania pojemników kosmetykami, czy lekami). Zatem stosuje się je nie tylko w branży CNC, ale także w sektorze kosmetycznym, farmaceutycznym, czy spożywczym.