De eerste vraag die je jezelf stelt bij het zoeken naar een passende encoder is: wil ik de absolute positiewaarde weten of volstaat het om alleen incrementele positieveranderingen te registreren?
Until recently, the balance usually tipped in favour of incremental solutions, but that is changing. Absolute encoders are increasingly becoming the answer.
Absolute encoders kennen altijd hun positie zonder dat daar homing voor nodig is. Daardoor start de machine snel op. Bovendien kan met een absolute encoder bij onvoorziene omstandigheden, zoals stroomuitval, de machine doorgaan waar hij gebleven is. Dit maakt de kans op uitval klein.
Not every sensor technology allows absolute measurement to be easily integrated into the encoder. The majority of our capacitive encoders are available with absolute measurement at a competitive price.
What technologies are available?
Er bestaan vier hoofdtechnologieën voor encoders: optisch, inductief, magnetisch en capacitief. In de basis werken ze grofweg hetzelfde. Een zender stuurt een signaal of een veld uit naar een schaal met een repeterend patroon dat effect heeft op dat signaal. Een ontvanger registreert die verandering en kan uit de sinusvormige variatie daarin opmaken hoeveel stapjes op de schaal zijn gepasseerd.
Optical encoder
Optisch encoders worden veel gebruikt, en zijn vooral erg geschikt voor de hightechmarkt. De zender is een LED of een laser. Het licht weerkaatst op een geëtst streepjespatroon en de ontvanger registreert de variatie in intensiteit. De LED-variant is goedkoper dan een laseroplossing maar er is wel een lens nodig om de bundel te convergeren dus is deze variant iets groter. Het oplossend vermogen van optische encoders is heel hoog.
De grootte van de stapjes die je kunt onderscheiden, kan zelfs een nanometer bedragen. Deze optische encoders zijn zelf ook klein. Tegenwoordig zijn ze verkrijgbaar in chipformaat van zo’n zes bij zes millimeter. Dat maakt ze makkelijk te integreren in je ontwerp, wat bijvoorbeeld interessant is in medische robotica. Ze zijn geschikt voor vacuüm en ongevoelig voor elektromagnetische velden, maar ze kunnen minder goed tegen vervuiling zoals stof en vocht. Ook wanneer er grote variaties zitten in de afstand tussen de sensor en de schaal, kun je beter voor een andere techniek kiezen.
Inductive encoders
Inductieve encoders gebruiken twee spoeltjes en een schaal met koperen stripjes die het veld van de zendspoel beïnvloeden. Omdat er een limiet zit aan hoe nauwkeurig je die stripjes kunt plaatsen, haal je niet de resolutie van optische encoders. Een nauwkeurigheid van een paar micrometer (of 0.05°) is voor veel toepassingen echter ruim voldoende.
Inductive encoders can cope with greater variations in reading height and are resistant to contamination. They are also considerably cheaper than optical encoders.
Een encoder, zoals deze inductieve encoder, bestaat uit twee delen: de schaal (lineair of roterend) en een encoderkop.
Magnetic encoders
De schaal in magnetische encoders bestaat uit afwisselende noord- en zuidpolen. De pitch daarvan is relatief groot en dat vormt de basis van de nauwkeurigheid. Deze encoders zijn dus niet super precies, maar kunnen wel heel goed omgaan met bewegingsvariatie. Veel minder dan bij optische en zelfs minder dan bij inductieve encoders hoef je te letten op de nauwkeurigheid van de beweging over de schaal.
One drawback is that the electronics consume a fair amount of power. As a result, they are not suitable for use in a vacuum, as they cannot dissipate their heat in that environment and will burn out. Naturally, magnetic encoders also do not work in the vicinity of permanent magnets and motors.
Capacitive encoders
Een capacitieve encoder bouwt een elektrisch veld op tussen twee elementen. Het bewegende element beïnvloedt de capaciteitswaarde van dit systeem waardoor nauwkeurig de positie bepaald kan worden. Capacitieve encoders bieden een hoge resolutie en nauwkeurige positiemeting, namelijk tot 1 μm (of 5 miligraad). Ze zijn ongevoelig voor vervuiling zoals stof, olie, en andere organische materialen. Daarbij worden ze niet beïnvloed door magnetische velden. Wel is dit type encoder gevoelig voor vocht. Door de relatief hoge inbouwtoleranties bouw je een capacitieve encoder makkelijk in en is deze ongevoelig voor trillingen.
