Penyelesai vs Penyandi: Wawasan Utama untuk Penggunaan Industri

Dalam hal otomasi industri, sistem kontrol adalah salah satu faktor yang paling penting untuk dipertimbangkan. Namun, Anda tidak dapat mengontrol sesuatu kecuali Anda dapat mengukurnya terlebih dahulu. Encoder dan resolver melakukan fungsi dasar yang sama. Mereka bertindak sebagai perangkat umpan balik dari motor servo, mengubah gerakan mekanis poros dari gerakan berputar menjadi sinyal listrik yang dapat dikonsumsi dan dipahami oleh pengontrol drive. Dalam aplikasi mulai dari lengan robot hingga kendaraan listrik, pemilihan salah satu dari dua perangkat ini akan menentukan tidak hanya kemampuan perangkat untuk berfungsi secara akurat, tetapi juga kemampuan perangkat untuk berfungsi dengan andal.

Prinsip-prinsip Operasi

Memilih komponen yang ideal untuk setiap fungsi mengharuskan kita untuk memeriksa fisika penggeraknya. Perbedaan utama antara encoder vs resolver terletak pada bagaimana salah satu merasakan gerakan: yang satu melalui elektromagnetisme, yang lain melalui cahaya.

Penyelesai: Trafo Putar Analog

Resolver adalah produk dari masa ketika komponen mekanis harus tahan lama dan kokoh. Pada kenyataannya, ini adalah transformator putar. Resolver motor terdiri dari dua bagian: stator, yang tidak bergerak, dan rotor, yang berputar dengan poros motor. Yang membuat bagian-bagian ini unik, bagaimanapun, adalah kenyataan bahwa mereka tidak mengandung papan sirkuit, solder, atau silikon. Satu-satunya komponen yang dikandungnya adalah belitan tembaga (atau kumparan), laminasi besi, atau casing logam.

Pada sebagian desain, resolver tanpa bingkai digunakan untuk menghemat ruang dengan memasang langsung ke motor. Penyelesai berfungsi melalui induksi elektromagnetik. Gulungan rotor dikirimi sinyal AC referensi, dan saat rotor berputar, satu sinyal diinduksi melintasi gulungan sekunder. Gulungan sekunder diposisikan pada 90 derajat melintasi stator dan dimaksudkan untuk mengukur posisi sudut rotor.

Kemudian, satu belitan sekunder menghasilkan tegangan yang sebanding dengan sinus sudut, sedangkan sinus lainnya sebanding dengan kosinus. Berdasarkan output sinus dan kosinus, posisi rotor saat ini diekstraksi oleh pengontrol. Estimasi ini dilakukan di sepanjang kontinum tanpa melibatkan pemrosesan digital, menghasilkan sinyal analog.

Penyandi: Penginderaan Fotolistrik Digital

Jika resolver adalah alat kerja analog, maka encoder optik adalah instrumen presisi digital. Pengoperasiannya didasarkan pada gangguan cahaya. Di dalam rotary encoder, Anda akan menemukan piringan kode-biasanya terbuat dari kaca atau plastik bermutu tinggi-yang dipasang pada poros yang berputar. Piringan ini diukir dengan ribuan garis mikroskopis, menciptakan pola slot transparan dan buram. Sumber cahaya LED berada di satu sisi piringan, dan susunan fotodetektor berada di sisi lainnya.

Saat disk berputar, sensor akan memotong berkas cahaya menjadi kilatan cepat. Sensor mendeteksi kilatan ini dan mengubahnya menjadi pulsa listrik. Elektronik internal (chip ASIC) segera memproses pulsa ini menjadi output digital yang bersih-biasanya berupa serangkaian gelombang persegi (0 dan 1).

Encoder optik menyediakan bahasa digital langsung yang digunakan oleh pengontrol modern, menawarkan umpan balik resolusi tinggi yang memecah satu rotasi menjadi jutaan hitungan presisi. Encoder optik menyediakan sinyal digital langsung yang digunakan oleh pengontrol modern, menawarkan umpan balik resolusi tinggi yang memecah satu rotasi menjadi jutaan hitungan presisi. Hal ini menciptakan keunggulan yang berbeda dibandingkan encoder inkremental sederhana yang mungkin memerlukan homing setelah kehilangan daya.

Anda dapat membandingkan encoder dan resolver seperti ini: resolver berfungsi seperti jam tangan mekanis tradisional. Mereka dibuat dari lapisan-lapisan pegas dan roda gigi yang rumit dan berat (tembaga dan besi). Dibuat untuk tahan lama dan hanya mengandalkan prinsip-prinsip mekanis dan fisik. Sebaliknya, sebuah encoder optik adalah seperti jam tangan pintar. Keajaiban modern ini dikemas dengan mikroprosesor, sensor, dan segala macam elektronik modern. Mereka sangat kaya akan fitur dan berdiri untuk menjadi lebih presisi. Sampai Anda membenturkannya ke batu. Tidak hanya sensornya yang akan rusak, tetapi cakram kodenya juga akan retak karena kelembaman dari benturan yang keras.

Resolver vs Encoder: Spesifikasi Kinerja Utama

Untuk melanjutkan dari teori ke teknik, kita membutuhkan fakta, fakta statistik untuk menjadi spesifik, sebagaimana dibuktikan dalam perbandingan spesifikasi berikut ini dari jenis-jenis umum encoder dan resolver.

Data telah menarik garis yang jelas. Jika seseorang memiliki aplikasi di mana motor harus berputar pada 50.000 RPM, fitur impedansi dari resolver akan menyebabkan penurunan sinyal, sehingga Anda harus menggunakan encoder sebagai opsi terakhir. Di sisi lain, jika 140°C adalah suhu casing motor Anda, maka chip silikon dalam encoder akan terbakar. Oleh karena itu, sensor resolver akan menjadi satu-satunya pilihan.

Apa yang Membuat Resolver dan Encoder Menonjol?

Perbedaan antara resolver vs encoder bukanlah soal mana yang lebih baik. Ini hanyalah masalah bertahan di lingkungan yang tidak bersahabat (yaitu, suhu yang sangat ekstrem) dan berkinerja buruk atau tepat dan menyelesaikan pekerjaan.

Casing untuk Ketangguhan (Resolver)

Tidak hanya hambatan desain vintage resolver terhadap elektronik yang menjadi keunggulan yang kuat, tetapi juga membuatnya menjadi juara dalam hal daya tahan yang ekstrem. Karena tidak ada yang bisa gagal karena panas atau radiasi (yaitu, lingkungan yang keras), resolver tetap berada di puncak kondisi lingkungan.

• Suhu: Resolver standar beroperasi terus menerus pada suhu sekitar 155°C yang dimasukkan darinya. Model khusus bahkan telah didesain untuk mencapai suhu 200°C atau lebih di lingkungan bersuhu tinggi, yang merupakan batas tertinggi. Ini hanyalah konsekuensi dari bahan insulasi dan kawat yang digunakan dalam formasi tembaga.
• Getaran dan Guncangan: Resolver dapat menahan guncangan mekanis (seperti di atas 200g) dan getaran berat. Tidak ada cakram kaca yang pecah dan tidak ada sambungan solder yang rusak.
• Kontaminan: Medan magnet tidak terpengaruh oleh minyak, lemak, kelembapan, atau debu. Penyelesai masih dapat bekerja saat dibanjiri oli. Hal ini memungkinkan integrasi langsung di dalam rumah motor untuk memantau posisi poros.

Casing untuk Presisi (Encoder)

Data yang lebih akurat berarti encoder optik akan kurang tahan lama.

• Akurasi: Teknologi optik akan memiliki resolusi yang jauh lebih tinggi. Resolusi encoder lebih tinggi dibandingkan dengan resolver. Resolver kehilangan akurasi karena presisi belitan mekanis dan noise sinyal. Encoder optik tidak memiliki masalah itu dan dapat mencapai resolusi 20-bit untuk akurasi tinggi.
• Kejernihan Sinyal: Sinyal langsung didigitalkan yang berarti lebih sedikit paparan EMI. Jadi, dibandingkan dengan resolver, optical encoder lebih terlindungi selama transmisi.
• Respons Dinamis: Untuk beberapa aplikasi, optical encoder akan lebih disukai daripada resolver karena mengandung densitas umpan balik yang lebih besar dan mencapai jumlah baris yang lebih tinggi untuk kontrol kecepatan yang tepat.

Lebih dari sekadar harga stiker: Analisis Biaya Dunia Nyata

Ketika manajer pengadaan meninjau Bill of Material (BOM), salah satu bentuk kesalahan yang paling umum terjadi adalah hanya membandingkan biaya satu sensor dalam BOM. Pandangan yang lebih luas, yang terintegrasi, akan menghasilkan keputusan yang lebih baik dalam bentuk Total Biaya Kepemilikan (TCO). Dalam konteks perbandingan biaya resolver vs encoder, melihat lebih dari sekadar harga stiker sangat penting.

Dalam kebanyakan kasus, optical encoder berkualitas tinggi memiliki harga yang lebih tinggi, sehingga lebih mahal untuk diproduksi dibandingkan dengan resolver standar. Resolver sederhana tampaknya lebih murah di rak, oleh karena itu harganya dominan.

Risiko terbesar terletak pada integrasi. Resolver mengeluarkan sinyal analog “bodoh” yang tidak dapat dibaca oleh sistem kontrol Anda secara langsung. Drive Anda perlu memasukkan konverter Resolver-to-Digital (R/D), yang sering kali merupakan fitur premium pada drive servo atau kartu tambahan yang mahal. Selain itu, resolver membutuhkan kabel multi-pasangan, bengkok, dan berpelindung yang mahal untuk kabel yang panjang untuk menjaga sinyal analog yang rusak dari kebisingan.

Di sisi lain, encoder optik mengeluarkan sinyal digital yang dapat digunakan. Ini terhubung dengan mudah ke input standar hampir semua pengontrol dan tidak memerlukan perangkat keras dan perangkat lunak khusus yang mahal untuk memecahkan kode sinyal atau penekanan kebisingan tambahan. Untuk alasan ini, encoder optik biasanya menghasilkan biaya sistem keseluruhan yang lebih rendah dalam aplikasi otomasi industri umum karena mereka menyederhanakan arsitektur dan desain keseluruhan, dengan asumsi perangkat keras lebih mahal.

Aplikasi Industri: Resolver vs Encoder

Atribut teknis yang telah kita bahas telah menghasilkan pemisahan pasar secara alami dalam industri berdasarkan kebutuhan yang berbeda.

Penggerak Kendaraan Listrik: Kasus untuk Para Penyelesai

Saat mempertimbangkan komponen elektronik mana yang dapat bertahan dalam kondisi paling ekstrem, motor traksi kendaraan listrik (EV) berada di urutan teratas dalam daftar. Motor mengalami guncangan lubang, getaran jalan, dan suhu tinggi karena arus tinggi dan pendinginan sensor, yang diperparah dengan terkuburnya sensor jauh di dalam struktur motor.

Dalam kondisi ekstrem ini, sensor diharapkan dapat menjalankan fungsinya dengan andal, karena jika tidak, akan menciptakan bahaya di jalan raya dengan membuat EV tidak dapat dioperasikan. Hal ini menjelaskan mengapa sebagian besar produsen EV memilih resolver: resolver dapat bertahan dalam kondisi di mana encoder optik akan gagal dalam hitungan menit. Resolver telah digambarkan sebagai sebuah ‘tangki’, sinyal umpan balik posisi motornya stabil selama poros motornya berputar.

CNC dan Robotika: Kasing untuk Penyandi Optik

Dalam pemesinan Computer Numerical Control (CNC) dan robotika enam sumbu yang menjalankannya, kelangsungan hidup tidak lagi menjadi prioritas. Sebaliknya, hal itu telah digantikan oleh kontrol gerakan presisi pada jalur perakitan.

• Permukaan akhir: Profil laju pemakanan mesin CNC harus akurat ketika memotong cetakan smartphone. Penyimpangan apa pun dari laju pemakanan yang diprogramkan akan menyebabkan riak terbentuk pada permukaan logam. Encoder optik memastikan bahwa penggerak servo dapat membuat koreksi kecepatan yang diperlukan untuk mempertahankan kecepatan yang konstan.
• Penentuan posisi: Lengan robotik harus mempertahankan presisi sub-mikron ketika mendaratkan chip ke papan sirkuit. Mencapai tingkat akurasi penahanan ini sangat menantang untuk dicapai karena lantai kebisingan analog resolver. Untuk tingkat otomatisasi ini, pembuat enkode optik menawarkan kontrol stabil yang diperlukan dan loop umpan balik yang akurat.

Tren Pasar: Bangkitnya Alternatif Magnetik

Selama beberapa dekade terakhir, pilihan biner yang sangat banyak dari encoder dan resolver optik telah terbukti tidak optimal menurut studi pasar terbaru. Dengan kemajuan dalam teknologi Efek Hall dan AMR (Anisotropic Magnetoresistance), industri telah mulai menyukai Magnetic Encoders (dan terkadang encoder kapasitif) sebagai kompromi yang seimbang di antara jenis-jenis encoder.

Pelopor EV seperti Tesla dan BYD serta sistem kontrol gerak seperti Universal Robots dan Yaskawa adalah pelopor industri yang menggantikan resolver kelas berat dengan sensor magnetik miniatur. Umpan balik magnetik 10-20 bit mencapai pengurangan ruang yang signifikan dan memangkas biaya dengan margin 15% tanpa merusak kinerja. Ini adalah bukti bahwa teknologi magnetik adalah solusi optimal yang rasional untuk berbagai kasus penggunaan.

Namun demikian, di kedirgantaraan, pergantian penjaga ini bertentangan dengan pakemnya. Karena sifat kasus penggunaan yang keras, resolver tetap ada. Misi yang melibatkan tantangan termal, seperti beroperasi antara -55 ° C dan + 180 ° C, atau memerlukan akurasi posisi 0,1 ° C atau lebih baik, masih menggunakan resolver. Alternatif magnetik, meskipun masih belum terbukti untuk penggunaan umum dalam sistem yang sangat penting dalam penerbangan, saat ini sedang menjalani pengujian.

Panduan Pemilihan

Dalam kasus ini, pertukaran yang diarahkan oleh serangkaian parameter berperan dalam mencapai kesimpulan untuk membuat pilihan yang tepat. Encoder vs resolver ini tidak mengisukan keusangan, tetapi lebih menggambarkan spesialisasi yang dibutuhkan. Manfaatkan Matriks Keputusan 3 Langkah di sini untuk menentukan perangkat umpan balik terbaik untuk motor Anda dan memangkas kekacauan dalam prosesnya:

Sekarang setelah Anda tahu persis apa yang Anda butuhkan, satu-satunya pertanyaan yang tersisa adalah di mana mendapatkannya tanpa membayar lebih.

Di sinilah OMCH masuk. Sejak 1986, kami telah membuktikan bahwa keandalan industri tidak memerlukan label harga premium. Kami bukan hanya vendor lain; kami adalah mesin manufaktur yang melayani lebih dari 72.000 pelanggan di 100 negara, mengirimkan 20 juta unit setiap tahun. Dengan lebih dari 3.000 SKU yang tersedia-termasuk rangkaian lengkap enkoder presisi tinggi yang disertifikasi dengan standar CE dan RoHS-kami kemungkinan besar memiliki spesifikasi yang tepat yang Anda cari. Mengapa mempertaruhkan anggaran Anda pada nama merek yang melambung tinggi jika Anda bisa mendapatkan kinerja stabil yang sama langsung dari sumbernya?

Apakah Anda memerlukan sensor yang tangguh untuk aplikasi tugas berat atau encoder presisi untuk jalur otomatis, berhentilah menebak-nebak dan mulailah mengoptimalkan. Hubungi Dukungan OMCH hari ini untuk konsultasi gratis atau Jelajahi Katalog Encoder Kami untuk menemukan yang paling cocok untuk proyek Anda berikutnya.

Pertanyaan Umum

• Mengapa menggunakan resolver dan bukan encoder?

Resolver dipilih terutama karena daya tahannya. Karena tidak mengandung komponen elektronik onboard (chip, kapasitor, atau solder), mereka dapat menahan suhu ekstrem (>155 ° C), getaran berat, dan radiasi yang akan menyebabkan elektronik halus di dalam encoder gagal seketika.

• Apakah resolver merupakan penyandi absolut?

Ya, resolver standar bertindak sebagai encoder absolut satu putaran (sering dibandingkan dengan encoder absolut), memberikan data posisi absolut secara analog. Alat ini mengeluarkan tegangan analog yang berbeda untuk setiap nilai posisi unik selama rotasi 360 ° C (menyediakan posisi absolut). Setelah diberi energi, alat ini mengetahui posisinya, tetapi tidak dapat melacak rotasi penuh lainnya selama dihidupkan tanpa logika tambahan pada elektronik umpan balik.

• Dapatkah saya mengganti resolver dengan encoder?

Dalam kebanyakan kasus, jawabannya adalah tidak. Setiap antarmuka elektronik pada resolver dan encoder sangat berbeda; encoder menggunakan output digital dan daya DC sementara resolver membutuhkan output analog dan eksitasi AC. Dalam kasus menukar perangkat, kemungkinan besar Anda perlu mengganti penggerak servo atau menyediakan konverter sinyal yang mahal di antaranya.