Çözücü vs Kodlayıcı: Endüstriyel Kullanım için Temel Bilgiler

Endüstriyel otomasyon söz konusu olduğunda, kontrol sistemi göz önünde bulundurulması gereken en önemli faktörlerden biridir. Ancak, önce ölçemediğiniz bir şeyi kontrol edemezsiniz. Enkoderler ve çözücüler aynı temel işlevi yerine getirir. Servo motorların geri besleme cihazı olarak hareket ederler ve şaftın mekanik hareketini dönme hareketinden sürücü kontrolörü tarafından tüketilebilen ve anlaşılabilen elektrik sinyallerine dönüştürürler. Robotik kollardan elektrikli araçlara kadar çeşitli uygulamalarda, bu iki cihazdan birinin seçimi sadece cihazların doğru çalışma yeteneğini değil, aynı zamanda cihazların güvenilir çalışma yeteneğini de belirleyecektir.

Çalışma Prensipleri

Her bir işlev için ideal bileşeni seçmek, itici fiziği incelememizi gerektirir. Kodlayıcı ile çözümleyici arasındaki temel farklar, birinin hareketi nasıl algıladığında yatar: biri elektromanyetizma yoluyla, diğeri ışık yoluyla.

Çözücüler: Analog Döner Transformatörler

Bir çözümleyici, mekanik bileşenlerin dayanıklı ve sağlam olması gereken bir zamandan kalma bir üründür. Aslında bir döner transformatördür. Bir motor çözümleyici iki parçadan oluşur: sabit olan bir stator ve motor miliyle birlikte dönen bir rotor. Ancak bu parçaları benzersiz kılan şey, herhangi bir devre kartı, lehim veya silikon içermemeleridir. İçerdikleri tek bileşenler bakır sargılar (veya bobinler), demir laminasyonlar veya metal bir kasadır.

Bazı tasarımlarda, doğrudan motora monte edilerek yerden tasarruf etmek için çerçevesiz çözücüler kullanılır. Çözücüler elektromanyetik indüksiyon yoluyla çalışır. Rotor sargılarına bir referans AC sinyali gönderilir ve rotor döndükçe ikincil sargılar boyunca bir sinyal indüklenir. İkincil sargılar stator boyunca 90 derece konumlandırılmıştır ve rotorun açısal konumunu ölçmek içindir.

Daha sonra, bir sekonder sargı açının sinüsü ile orantılı bir voltaj verirken, diğer sinüs kosinüs ile orantılıdır. Sinüs ve kosinüs çıkışlarına dayanarak, mevcut rotor konumu kontrolör tarafından çıkarılır. Bu tahmin, dijital işleme dahil olmaksızın bir analog sinyal üreten bir süreklilik boyunca yapılır.

Enkoderler: Dijital Fotoelektrik Algılama

Çözümleyici analog bir iş gücü ise, optik kodlayıcılar dijital hassas aletlerdir. Çalışmaları ışığın kesilmesine dayanır. Bir döner kodlayıcının içinde, dönen mile monte edilmiş, tipik olarak camdan veya yüksek kaliteli plastikten yapılmış bir kod diski bulacaksınız. Bu disk binlerce mikroskobik çizgi ile kazınarak şeffaf ve opak yuvalardan oluşan bir desen oluşturulur. Diskin bir tarafında bir LED ışık kaynağı, diğer tarafında ise bir fotodetektör dizisi bulunur.

Disk döndükçe, ışık demetini hızlı flaşlara böler. Sensör bu flaşları algılar ve elektrik darbelerine dönüştürür. Dahili elektronikler (bir ASIC çipi) bu darbeleri derhal temiz bir dijital çıkışa dönüştürür - genellikle bir dizi kare dalga (0'lar ve 1'ler).

Optik kodlayıcı, modern kontrolörlerin yerel olarak konuştuğu doğrudan bir dijital dil sağlayarak tek bir dönüşü milyonlarca hassas sayıma bölen yüksek çözünürlüklü geri bildirim sunar. Optik enkoder, modern kontrolörlerin yerel olarak konuştuğu doğrudan bir dijital sinyal sağlayarak tek bir dönüşü milyonlarca hassas sayıma bölen yüksek çözünürlüklü geri bildirim sunar. Bu, güç kaybından sonra hedef arama gerektirebilen basit artımlı kodlayıcılara göre belirgin bir avantaj yaratır.

Enkoderler ve çözümleyicileri şu şekilde karşılaştırabilirsiniz: çözümleyiciler geleneksel, mekanik kol saatleri gibi çalışır. Karmaşık, ağır yaylar ve dişlilerden (bakır ve demir) oluşan katmanlardan inşa edilirler. Uzun ömürlü olacak şekilde üretilirler ve tamamen mekanik, fiziksel prensiplere dayanırlar. Optik kodlayıcı ise bunun aksine bir akıllı saat gibidir. Bu modern harikalar mikroişlemciler, sensörler ve her türlü modern elektronikle doludur. İnanılmaz derecede zengin özelliklere sahiptirler ve daha hassas olmaya adaydırlar. Ta ki siz onları bir kayaya çarpana kadar. Sadece sensörler arızalanmakla kalmayacak, aynı zamanda kod diski de ağır bir darbenin ataletinden dolayı muhtemelen çatlayacaktır.

Çözümleyici vs Kodlayıcı: Temel Performans Özellikleri

Teoriden mühendisliğe geçmek için, yaygın enkoder ve çözümleyici tiplerinin aşağıdaki teknik özellik karşılaştırmasında da görüldüğü gibi, gerçeklere, özellikle de istatistiksel gerçeklere ihtiyacımız vardır.

Veriler açıkça bir çizgi çizmiştir. Motorun 50.000 RPM'de dönmesi gereken bir uygulama varsa, bir çözümleyicinin empedans özellikleri sinyal bozulmasına yol açacak ve sizi son seçenek olarak bir kodlayıcıya zorlayacaktır. Öte yandan, motorunuzun gövdesinin sıcaklığı 140°C ise, enkoderdeki silikon çipler yanacaktır. Bu nedenle, çözümleyici sensör tek seçenek olacaktır.

Resolver ve Encoder'ı Öne Çıkaran Nedir?

Çözümleyici ile kodlayıcı arasındaki fark, birinin daha iyi olması meselesi değildir. Bu sadece düşmanca bir ortamda (yani, kesinlikle aşırı sıcaklıklar) hayatta kalma ve düşük performans gösterme veya hassas olma ve işi yapma meselesidir.

Sağlamlık Davası (Resolver)

Çözümleyicilerin eski tasarımının elektronik aksamı engellemesi güçlü bir avantaj olmakla kalmaz, aynı zamanda onu aşırı dayanıklılık şampiyonu yapar. Isı veya radyasyon (yani zorlu ortamlar) nedeniyle hiçbir şey arızalanamayacağından, çözümleyici çevresel koşulların zirvesinde kalır.

• Sıcaklık: Standart bir çözümleyici, kendilerinden alınan 155°C civarındaki sıcaklıklarda sürekli olarak çalışır. Hatta özel modeller, yüksek sıcaklıklı ortamlarda 200°C veya daha fazlasına ulaşacak şekilde tasarlanmıştır ve bu da en üst sınırdır. Bu sadece bakır oluşumlarında kullanılan yalıtım malzemesi ve telin bir sonucudur.
• Titreşim ve Şok: Bir çözümleyici mekanik şoklara (200g üzeri gibi) ve ağır titreşime dayanabilir. Paramparça cam diskler ve kırılacak lehim bağlantıları yoktur.
• Kirleticiler: Manyetik alanlar yağ, gres, nem veya tozdan etkilenmez. Bir çözümleyici yağ ile doluyken de çalışabilir. Bu, şaft konumunu izlemek için motor gövdelerinin içine doğrudan entegrasyona olanak tanır.

Hassasiyet için Durum (Kodlayıcı)

Daha doğru veriler, optik kodlayıcının daha az dayanıklı olacağı anlamına gelir.

• Doğruluk: Optik teknoloji çok daha yüksek bir çözünürlüğe sahip olacaktır. Kodlayıcı çözünürlüğü bir çözümleyiciye kıyasla daha yüksektir. Çözümleyici, mekanik sargı hassasiyeti ve sinyal gürültüsü nedeniyle doğruluğu kaybeder. Optik kodlayıcıda böyle bir sorun yoktur ve yüksek doğruluk için 20 bit çözünürlüğe ulaşabilir.
• Sinyal Netliği: Sinyal hemen sayısallaştırılır, bu da EMI'ye daha az maruz kalma anlamına gelir. Bu nedenle, bir çözümleyiciye kıyasla, optik kodlayıcılar iletim sırasında daha fazla korunur.
• Dinamik Tepki: Bazı uygulamalar için optik kodlayıcı, daha fazla geri besleme yoğunluğu içerdiğinden ve hassas hız kontrolü için daha yüksek satır sayılarına ulaştığından bir çözümleyiciye tercih edilebilir.

Etiket Fiyatının Ötesinde: Gerçek Dünyadan Bir Maliyet Analizi

Bir satın alma yöneticisi Malzeme Listesini (BOM) gözden geçirirken, en yaygın hata biçimlerinden biri BOM'da yalnızca bir sensörün maliyetini karşılaştırmaktır. Daha geniş ve entegre bir bakış açısı, Toplam Sahip Olma Maliyeti (TCO) açısından daha iyi bir karar verilmesini sağlayacaktır. Çözümleyici ve kodlayıcı maliyet karşılaştırması bağlamında, etiket fiyatının ötesine bakmak çok önemlidir.

Çoğu durumda, yüksek kaliteli optik kodlayıcı daha yüksek bir fiyata sahiptir, bu nedenle standart bir çözümleyiciye kıyasla üretimi daha pahalıdır. Basit bir çözümleyici rafta daha az maliyetli görünür, bu nedenle fiyatta baskındır.

En büyük risk entegrasyonda yatmaktadır. Bir resolver, kontrol sisteminizin doğrudan okuyamayacağı “aptal” bir analog sinyal verir. Sürücünüzün bir Çözümleyiciden Dijitale (R/D) dönüştürücü içermesi gerekir, bu da genellikle servo sürücüde premium bir özellik veya maliyetli bir eklenti kartıdır. Buna ek olarak, çözücüler, bozulmuş analog sinyali gürültüden korumak için uzun kablo geçişleri için maliyetli çok çiftli, bükümlü ve blendajlı kablolara ihtiyaç duyar.

Öte yandan, optik kodlayıcı kullanılabilir bir dijital sinyal çıkışı verir. Neredeyse tüm kontrolörlerin standart girişlerine kolayca bağlanır ve sinyalin kodunu çözmek için pahalı, özel donanım ve yazılıma veya ek gürültü bastırmaya ihtiyaç duymaz. Bu nedenle optik enkoderler, donanımın daha pahalı olduğu varsayıldığında, mimariyi ve genel tasarımı basitleştirdikleri için genel endüstriyel otomasyon uygulamalarında tipik olarak daha düşük bir genel sistem maliyeti ile sonuçlanır.

Endüstri Uygulamaları: Çözücü vs Kodlayıcı

Bahsettiğimiz teknik özellikler, sektördeki pazarın farklı ihtiyaçlara göre doğal bir şekilde ayrışmasına neden olmuştur.

Elektrikli Araç Tahriki: Çözücüler için Durum

Hangi elektronik bileşenlerin en zorlu koşullara dayanabileceği düşünüldüğünde, elektrikli bir aracın (EV) çekiş motoru listenin başında yer alır. Motor, çukur şoklarına, yol titreşimlerine ve yüksek akımlar ve sensör soğutması nedeniyle yüksek sıcaklıklara maruz kalır, bu da motor yapısının derinliklerine gömülmeleriyle daha da kötüleşir.

Bu aşırı koşullarda, sensörün işlevini güvenilir bir şekilde yerine getirmesi beklenir, çünkü aksi takdirde EV'yi çalışamaz hale getirerek yol tehlikesi yaratabilir. Bu, çoğu elektrikli araç üreticisinin neden çözümleyicileri tercih ettiğini açıklar: optik kodlayıcıların dakikalar içinde arızalanacağı koşullarda dayanabilirler. Çözücüler bir ‘tank'tan yapılmış olarak tanımlanmıştır, motor konum geri besleme sinyalleri motor şaftı döndüğü sürece sabittir.

CNC ve Robotik: Optik Kodlayıcılar için Durum

Bilgisayarlı Sayısal Kontrol (CNC) işleme ve bunu gerçekleştiren altı eksenli robotikte artık hayatta kalmak öncelikli değil. Bunun yerini montaj hatlarında hassas hareket kontrolü almıştır.

• Yüzey İşlemi: Bir akıllı telefon kalıbını keserken CNC makinesinin ilerleme hızı profili doğru olmalıdır. Programlanan ilerleme hızından herhangi bir sapma, metal yüzeyinde dalgalanmaların oluşmasına neden olacaktır. Optik enkoderler, servo sürücünün sabit bir hızı korumak için gerekli hız düzeltmelerini yapabilmesini sağlar.
• Konumlandırma: Bir robotik kol, bir çipi devre kartına yerleştirirken mikron altı hassasiyeti korumalıdır. Çözümleyicinin analog gürültü tabanı nedeniyle bu seviyede tutma hassasiyeti elde etmek zordur. Bu otomasyon seviyesi için optik enkoderler gerekli kararlı kontrolü ve doğru geri besleme döngüsünü sunar.

Pazar Trendleri: Manyetik Alternatiflerin Yükselişi

Son birkaç on yılda, optik kodlayıcılar ve çözümleyicilerin ezici ikili seçiminin, en son pazar araştırmalarına göre optimal olmadığı gösterilmiştir. Hall Effect teknolojisi ve AMR'deki (Anizotropik Manyetorezistans) ilerlemelerle birlikte endüstri, kodlayıcı türleri arasında dengeli bir uzlaşma olarak Manyetik Kodlayıcıları (ve bazen kapasitif kodlayıcıları) tercih etmeye başlamıştır.

Tesla ve BYD gibi elektrikli araç üreticileri ve Universal Robots ve Yaskawa gibi hareket kontrol sistemleri, ağır çözücüleri minyatürleştirilmiş manyetik sensörlerle değiştiren sektör öncüleridir. 10-20 bitlik manyetik geri bildirim, performansı düşürmeden önemli ölçüde yer tasarrufu sağlamakta ve maliyetleri 15%'lik bir marjla azaltmaktadır. Bu, manyetik teknolojinin çok sayıda kullanım durumu için rasyonel optimum çözüm olduğunun kanıtıdır.

Ancak havacılık ve uzay sektöründe bu nöbet değişimi sürüyle çelişiyor. Kullanım durumlarının zorlu doğası nedeniyle çözümleyiciler kalmaya devam ediyor. 55°C ile + 180°C arasında çalışma gibi termal zorluklar içeren veya 0,1°C veya daha iyi konumlandırma hassasiyeti gerektiren görevlerde hala çözümleyiciler kullanılmaktadır. Manyetik alternatifler, uçuş açısından kritik sistemlerde ana akım kullanım için hala kanıtlanmamış olsa da, şu anda test edilmektedir.

Seçim Rehberi

Bu durumlarda, bilinçli bir seçim yapmak için sonuca ulaşmada bir dizi parametre tarafından yönlendirilen ödünleşimler söz konusudur. Bu enkoder vs çözümleyici, eskime söylentisi değil, daha ziyade ihtiyaç duyulan uzmanlaşmayı tanımlamaktadır. Motorunuz için en iyi geri besleme cihazını belirlemek ve bu süreçte karmaşayı ortadan kaldırmak için buradaki 3 Adımlı Karar Matrisinden yararlanın:

Artık tam olarak neye ihtiyacınız olduğunu bildiğinize göre, geriye kalan tek soru fazla ödeme yapmadan nereden alacağınızdır.

İşte OMCH burada devreye giriyor. 1986 yılından bu yana, endüstriyel güvenilirliğin yüksek fiyat etiketi gerektirmediğini kanıtladık. Biz sadece bir satıcı değiliz; 100 ülkede 72.000'den fazla müşteriye hizmet veren ve yılda 20 milyon ünite sevk eden bir üretim motoruyuz. CE ve RoHS standartlarına göre sertifikalandırılmış kapsamlı bir yüksek hassasiyetli enkoder yelpazesi de dahil olmak üzere stoklarımızda bulunan 3.000'den fazla SKU ile muhtemelen tam olarak aradığınız özelliklere sahibiz. Aynı istikrarlı performansı doğrudan kaynağından alabilecekken neden bütçenizi şişirilmiş marka isimleriyle riske atasınız?

İster ağır hizmet tipi bir uygulama için sağlam bir sensöre, ister otomatik bir hat için hassas bir kodlayıcıya ihtiyacınız olsun, tahmin etmeyi bırakın ve optimize etmeye başlayın. OMCH Destek ile İletişime Geçin bugün ücretsiz danışmanlık için veya Kodlayıcı Kataloğumuza Göz Atın Bir sonraki projeniz için mükemmel uyumu bulmak için.

SSS

• Neden kodlayıcı yerine çözümleyici kullanılmalı?

Çözücüler öncelikle dayanıklılık için seçilmiştir. Yerleşik elektronik bileşenler (çipler, kapasitörler veya lehim) içermedikleri için, bir kodlayıcının içindeki hassas elektroniklerin anında bozulmasına neden olabilecek aşırı sıcaklıklara (>155°C), ağır titreşime ve radyasyona dayanabilirler.

• Çözümleyici mutlak bir kodlayıcı mıdır?

Evet, standart bir çözümleyici tek turlu bir mutlak kodlayıcı gibi davranır (genellikle mutlak kodlayıcılarla karşılaştırılır) ve analog bir şekilde mutlak konum verileri sağlar. 360°C'lik bir dönüş sırasında her bir benzersiz konum değeri için farklı bir analog voltaj çıkışı verir (aşağıdaki özellikleri sağlar mutlak konum). Enerji verildiğinde konumunu bilir, ancak geri besleme elektroniğinde ek mantık olmadan güç açıkken diğer tam dönüşleri takip edemez.

• Bir çözümleyiciyi basitçe bir kodlayıcı ile değiştirebilir miyim?

Çoğu durumda cevap hayırdır. Çözümleyici ve kodlayıcı üzerindeki her bir elektronik arayüz çok farklıdır; bir kodlayıcı dijital çıkışlar ve DC güç kullanırken, bir çözümleyici analog çıkışlar ve AC uyarma gerektirir. Cihazların değiştirilmesi durumunda, büyük olasılıkla servo sürücüyü değiştirmeniz veya arada maliyetli bir sinyal dönüştürücü sağlamanız gerekecektir.