Bu makalede otomasyondaki farklı motor kodlayıcı türleri, özellikle doğrusal ve döner kodlayıcılar ve bunların uygulamaları ele alınmaktadır.
I. Motor Kodlayıcı Nedir?
Motor kodlayıcı, otomasyon kontrol sistemleri veya konum bilgisi gerektiren motor içeren herhangi bir makine için konum verilerini kaydeden bir cihazdır. Robotik kollardan 3 boyutlu yazıcılara kadar her yerdeler. Kodlayıcılar, otonom makinelerin düzgün çalışmasını sağlamada kritik bir rol oynar. Bir sistem içindeki hareketli bileşenlerin hassas ölçümüne olanak tanırlar.
Motor enkoderleri birçok alanda avantajlar sunar. Örneğin, doğrusal kodlayıcılar ray uygulamalarında yaygın olarak kullanılır ve CNC makinelerinin ve 3D yazıcıların parçaları hassas bir şekilde oluşturmasını sağlarken, döner kodlayıcılar imalatta robot kollarını mümkün kılar. İlettikleri sinyaller, kontrolörler veya PLC'ler üzerindeki farklı çıkışları tam olarak gereken anda etkinleştirir.
II. Motor Enkoderleri Nasıl Çalışır?
Kodlayıcılar, iki farklı sistemden birine dayalı olarak kontrol cihazlarına elektriksel bilgi sağlayarak çalışır: döner veya doğrusal. Kodlayıcılarda fiziksel değişiklikleri elektriksel verilere dönüştürmek için çeşitli mekanizmalar mevcuttur: dirençli, mekanik, manyetik ve optik. Optik kodlayıcılar imalatta en yaygın olanlardır. Fiziksel hareketi kontrol cihazının işlenmesi için elektrik sinyallerine dönüştürmek üzere en az bir ışık vericisi ve bir ışık alıcısı içerirler. Kullanılan dönüştürme yöntemine bakılmaksızın kodlayıcılar her zaman doğrusal veya döner kodlayıcılar olarak sınıflandırılır.
Optik kodlayıcılarda, hem döner hem de doğrusal tipler, ışığın alıcı üniteye yalnızca artımlı olarak girmesine izin veren, katı bir yüzeye kesilmiş "pencereler" kullanır. Doğrusal kodlayıcılar, yol uzunluğu boyunca bir şerit içindeki farklı modelleri tespit etmek için sensörler kullanırken, döner kodlayıcılar, sinyalleri kontrol sistemine geri ileten yuvalara sahip bir diskten oluşur.
Optik sistemlerde verici, sistem hareket ettikçe giderek kesilen sabit bir ışık huzmesi yayar. Alıcı, vericiden gelen ışığı algıladığında kontrol cihazına bir elektrik sinyali gönderir. Uygulamaya bağlı olarak ışığı engellemek/almak için çeşitli disk veya parça konfigürasyonları mevcuttur. Bunlar mutlak konum kodlayıcıları ve artımlı kodlayıcıları içerir.
III. Mutlak Kodlayıcılar ve Artımlı Kodlayıcılar: Fark Nedir?
Mutlak kodlayıcılar, denetleyiciye ikili kodlar göndermek için birden fazla ışık sensörü kullanır. Işık verici/alıcı çiftlerine karşılık gelen farklı yuvalara sahiptirler. Tek-dönüşlü mutlak kodlayıcılar için bu yuvalar, motorun bir turu içindeki açısal konumu belirten bir ikili kod üretir.
Daha yüksek hassasiyet ve daha fazla aralık gerektiren uygulamalarda, çok-dönüşlü kodlayıcılar, daha geniş bir bilinen konum aralığı elde etmek için dişli redüktörlerini ve iki kodlayıcı diskini kullanır. Mutlak enkoderler, çoğunlukla güvenlik devrelerinde olmak üzere, güç kaybı sonrasında konum verileri gerektiren senaryolar için daha uygundur. Artımlı kodlayıcılar, kontrol cihazına darbe göndermek için eşit aralıklarla yerleştirilmiş yuvalara sahiptir. Bu kodlayıcılar sıfır konumundan sayılan darbelere dayanır; bu da sistemin herhangi bir nedenden dolayı güç kaybetmesi durumunda sayımı yeniden başlatmak için bilinen bir konumun bulunmasını hayati önem taşır.
Yalnızca motor hızı gerektiğinde, kontrolöre bir analog sinyal gönderilerek bu verilerin yararlı uygulamalar için işlenmesi sağlanır. Proses konum verisi gerektiriyorsa kodlayıcı, motorun kendi sınır alanı içindeki konumunu çözmek için kontrolöre elektrik darbeleri gönderebilir.
IV. Doğrusal kodlayıcılar nerede kullanılır?
Doğrusal kodlayıcılar, elektrik darbe sinyallerini sensörler veya bir ölçekteki "çentikler" aracılığıyla kontrolörlere iletir. Bu darbe sinyallerinin kodu bir PLC tarafından çözülebilir ve cihazın takip edeceği talimatlara dönüştürülebilir.
Doğrusal kodlayıcılar, 3D yazıcılar veya CNC makineleri gibi kayan konumlayıcılara sahip uygulamalar için daha uygundur. Denetleyicilere doğru, yüksek-hızlı veri aktarımı gerektiren süreçlerde uzmandırlar. Mutlak enkoderler olmasa da belirli doğrusal enkoderler, güç kaybından veya PLC/kontrol cihazının yeniden başlatılmasından sonra sıfırı bulmak için bir referans konumu gerektirir.
Mutlak enkoderler konum için ikili gösterimi kullanırken, artımlı enkoderler yalnızca başlatma sonrasında kontrol cihazı tarafından sayılan darbeleri gönderir. Limit anahtarları veya sensörler, konum verilerinin sıfırlanması gerektiğinde bir referans noktası sağlayabilir.
Mutlak-kod-tabanlı doğrusal kodlayıcılar, hareket veya referans noktaları olmadan konumlarını belirleyebilir. Konumu belirlemek için birden fazla ölçekteki ikili kodları kullanırlar. Bu, uygulama süreçleri için daha fazla esneklik sunar ve yeniden başlatma güvenliği gerektiren alanlarda daha fazla fırsat sunar.
V. Döner Kodlayıcıların Uygulamaları
Döner kodlayıcılar, motor miline bağlı dairesel bir ölçekten oluşur. Motor döndükçe, terazideki desenleri okuyan ışık sensörleri, darbe sayımlarını veya ikili kodları PLC'ye gönderir. Döner kodlayıcılar, motor hızı ölçümü gerektiren veya robot kollarındaki servo motorlar gibi motor dönüşü olmadan mesafenin ölçülmesinin zor olduğu uygulamalarda oldukça kullanışlıdır. Motor hızı kontrolü gerektiren uygulamalar, motor hızını ölçmek için darbe sayımları üreten artımlı kodlayıcılar kullanır.
Enkoder ölçeğinde belirli sayıda yuva bulunur ve PLC, motor döndükçe bu yuvaları sayar. Bu sayı daha sonra RPM'ye dönüştürülebilir. Bunun faydalı olduğu bir örnek konveyör bant motorundadır. Bazı parametreler farklı bant hızları gerektirebilir ve PLC, motorun devir sayısına göre buna göre ayarlama yapabilir. Mutlak döner kodlayıcılardan daha doğru veriler ürettikleri için hassasiyetin kritik olduğu uygulamalarda da kullanışlıdırlar. Daha yüksek doğruluklarına rağmen, hareket olmadan konumu okuyamazlar ve PLC ile iletişim kesildiğinde bir referans konumu gerektirebilirler.
Mutlak enkoderler aynı zamanda döner motorlu enkoderler olarak da kullanılabilir. Bunlar açısal veri gerektiren durumlar için daha uygundur. Ayrıca, veri iletimi için hareket gerektiren artımlı döner kodlayıcıların aksine, kodlayıcı ile kontrol cihazı arasındaki iletişim veya güç kaybı sonrasında konumu geri çağırma yeteneğini de korurlar.