Incrementele encoders

Incrementele encoders voor snelheid, rotatie en positiemeting

Incrementele encoders zetten een mechanische draaibeweging om in elektrische pulssignalen. Met deze pulsen kan een PLC, drive, teller of motion controller onder andere toerental, snelheid, draairichting, hoekverplaatsing en relatieve positie bepalen.

Ze worden veel toegepast binnen machinebouw, industriële automatisering, motion control, aandrijftechniek, verpakkingsmachines, transportsystemen en productielijnen.

In tegenstelling tot een absolute encoder geeft een incrementele encoder geen unieke absolute positie door. De besturing bepaalt de beweging door de gegenereerde pulsen te tellen.

Bekijk ook onze encoderoplossingen voor ondersteuning bij selectie, integratie en vervanging van industriële encoders.

Hoe werkt een incrementele encoder?

Wanneer de as van een incrementele encoder draait, genereert de encoder een bepaald aantal elektrische pulsen per omwenteling.

De besturing telt deze pulsen en kan daarmee bepalen hoeveel de as is verdraaid. Door daarnaast te meten hoe snel de pulsen worden gegenereerd, kan ook de rotatiesnelheid of het toerental worden berekend.

Veel incrementele encoders beschikken over twee uitgangskanalen: kanaal A en kanaal B. Deze signalen zijn ten opzichte van elkaar verschoven, waardoor de besturing niet alleen de beweging maar ook de draairichting kan bepalen.

Daarnaast kan een derde signaal aanwezig zijn: het Z-kanaal, indexsignaal of nulpuls. Dit signaal wordt doorgaans één keer per omwenteling gegenereerd en kan bijvoorbeeld worden gebruikt als referentiepunt.

Wat betekenen A, B en Z bij een encoder?

Bij veel incrementele encoders worden de signalen aangeduid als A, B en Z.

Kanaal A levert de primaire pulsen waarmee de beweging wordt gemeten.

Kanaal B levert een tweede pulssignaal dat in fase verschoven is ten opzichte van kanaal A. Door de volgorde van A en B te vergelijken kan de besturing bepalen in welke richting de encoder draait.

Kanaal Z is een index- of referentiepuls die meestal eenmaal per volledige omwenteling beschikbaar is.

Bij sommige encoderuitvoeringen zijn daarnaast geïnverteerde signalen zoals A̅, B̅ en Z̅ beschikbaar. Deze differentiële signaaloverdracht kan een betere storingsongevoeligheid bieden, vooral bij langere kabelafstanden en industriële omgevingen.

Wat betekent PPR bij een incrementele encoder?

De resolutie van een incrementele encoder wordt vaak aangegeven in PPR: pulses per revolution, oftewel pulsen per omwenteling.

Een encoder van 1.024 PPR genereert bijvoorbeeld 1.024 basispulsen tijdens één volledige omwenteling.

Hoe hoger het aantal pulsen, hoe fijner een beweging kan worden gedetecteerd. De juiste resolutie hangt echter af van de toepassing.

Voor een eenvoudige toerentalmeting kan een relatief lage resolutie voldoende zijn, terwijl voor nauwkeurige positionering of synchronisatie juist een hogere PPR gewenst kan zijn.

Bij de selectie moet daarom niet alleen naar een zo hoog mogelijke resolutie worden gekeken, maar naar de combinatie van:

• gewenste positioneringsresolutie;
• maximaal toerental;
• maximale ingangsfrequentie van de besturing;
• regelkring;
• mechanische nauwkeurigheid;
• gewenste reactiesnelheid.

Incrementele encoder voor toerental- en snelheidsmeting

Een veelvoorkomende toepassing van een incrementele encoder is toerentalmeting.

Door te meten hoeveel pulsen binnen een bepaalde tijd worden ontvangen, kan een PLC of drive bepalen hoe snel de as draait.

Dit wordt bijvoorbeeld gebruikt voor:

• toerentalbewaking van motoren;
• snelheidsregeling;
• synchronisatie van machineassen;
• transportbanden;
• rollenbanen;
• verpakkingsmachines;
• productieprocessen;
• doseer- en toevoersystemen.

Wanneer de encoder rechtstreeks op de aangedreven as wordt gemonteerd, kan de werkelijke mechanische snelheid worden teruggekoppeld naar de besturing.

Incrementele encoder voor positiebepaling

Naast snelheid kan een incrementele encoder ook worden gebruikt voor relatieve positiebepaling.

De besturing telt vanaf een bekend start- of referentiepunt hoeveel pulsen zijn ontvangen. Hiermee kan worden berekend hoeveel een as of mechanisme is verplaatst.

Wanneer de machine na spanningsuitval de positie opnieuw moet bepalen, kan een referentiesensor of homing-procedure nodig zijn.

Wanneer de exacte positie direct na inschakelen beschikbaar moet zijn, kan een absolute encoder een betere oplossing zijn.

Lees ook Absolute of incrementele encoder kiezen: wat is het verschil?.

HTL, TTL en andere uitgangssignalen

Bij het selecteren of vervangen van een incrementele encoder is het uitgangssignaal een van de belangrijkste eigenschappen.

Veel voorkomende uitvoeringen zijn onder andere:

• HTL;
• TTL;
• push-pull;
• line driver / RS422;
• open collector;
• NPN- of PNP-uitgangen.

Welke uitgang geschikt is, hangt af van de gebruikte PLC, teller, frequentieregelaar of motion controller.

HTL encoder

Een HTL encoder wordt veel toegepast in industriële machines en werkt doorgaans met hogere signaalniveaus. Hierdoor kan deze interface geschikt zijn voor robuuste signaaloverdracht binnen industriële installaties.

TTL / line driver encoder

Een TTL of RS422 line driver encoder gebruikt doorgaans differentiële signalen en wordt veel toegepast wanneer hoge schakelfrequenties, nauwkeurige signaaloverdracht of langere kabelafstanden belangrijk zijn.

Bij vervanging is het belangrijk dat het nieuwe uitgangstype overeenkomt met de ingang van de machinebesturing.

Alleen hetzelfde aantal pulsen kiezen is daarom niet voldoende.

Massieve as of holle as incrementele encoder?

Incrementele encoders zijn verkrijgbaar met verschillende mechanische aansluitingen.

Een massieve-as encoder wordt meestal via een flexibele koppeling verbonden met de machine- of motoras.

Een holle-as encoder kan rechtstreeks over een bestaande as worden geplaatst. Dit kan een compacte montage opleveren en maakt in veel toepassingen een aparte askoppeling overbodig.

Bij de mechanische selectie moet onder andere worden gekeken naar:

• asdiameter;
• massieve of holle as;
• flensuitvoering;
• montagegaten;
• steekcirkel;
• inbouwlengte;
• bevestigingsmethode;
• connector- of kabelrichting.

Voor zeer compacte integratie kan ook een bearingless encoder interessant zijn.

Programmeerbare incrementele encoders

Naast encoders met een vaste resolutie bestaan er ook programmeerbare incrementele encoders.

Bij deze uitvoeringen kunnen bepaalde eigenschappen, zoals het aantal pulsen per omwenteling, afhankelijk van het model worden geconfigureerd.

Dit kan vooral interessant zijn bij:

• retrofit;
• onderhoud en service;
• standaardisatie binnen machinebouw;
• vervanging van verschillende oudere encodertypen;
• toepassingen waarbij later een andere resolutie gewenst kan zijn.

Eén programmeerbare encoder kan daardoor in sommige situaties meerdere encoderuitvoeringen vervangen.

Waar worden incrementele encoders toegepast?

Incrementele encoders worden gebruikt in vrijwel iedere industrie waar rotatie, snelheid of relatieve beweging moet worden gemeten.

Typische toepassingen zijn:

• elektromotoren;
• transportbanden;
• rollenbanen;
• verpakkingsmachines;
• aandrijfsystemen;
• productielijnen;
• snijmachines;
• drukmachines;
• liften en hijssystemen;
• handling-installaties;
• positioneertafels;
• servo- en motion-controlsystemen;
• kabel- en draadproductie;
• logistieke systemen.

Voor het rechtstreeks meten van bewegend materiaal kan een meetwiel encoder worden gebruikt.

Voor een grotere lineaire verplaatsing kan juist een trekdraad sensor of trekkoord encoder geschikt zijn.

Encoder op een motor of aandrijfas

Een belangrijke toepassing van incrementele encoders is motorfeedback.

De encoder wordt hierbij op of aan de motoras gemonteerd en geeft informatie over toerental en draairichting terug aan een drive of besturing.

Deze terugkoppeling kan worden gebruikt om de motor nauwkeuriger te regelen en afwijkingen tussen de gewenste en werkelijke beweging te corrigeren.

Bij motor- en drive-toepassingen moet onder andere rekening worden gehouden met:

• maximaal toerental;
• resolutie;
• signaalfrequentie;
• uitgangstype;
• elektrische storingen;
• trillingen;
• mechanische uitlijning.

Meer informatie over encoderfeedback en aandrijvingen vindt u op onze pagina over motion control integratie.

Meetwiel encoder voor lengte- en snelheidsmeting

Een incrementele encoder kan ook worden gecombineerd met een meetwiel om lineaire lengte of snelheid te bepalen.

Het meetwiel loopt rechtstreeks over het bewegende materiaal. De encoder genereert vervolgens pulsen waarmee de afgelegde lengte kan worden berekend.

Deze techniek wordt veel gebruikt voor kabel, folie, papier, karton, textiel en transportbanden.

Bekijk hiervoor onze meetwiel encoders.

Wanneer contact met het materiaal ongewenst is of slip van het meetwiel tot afwijkingen leidt, kan een contactloze oplossing zoals Wachendorff speedMATE interessant zijn.

Welke incrementele encoder heb ik nodig?

Voor het selecteren van de juiste incrementele encoder moeten zowel de elektrische als mechanische eigenschappen worden bekeken.

Belangrijke selectiecriteria zijn:

• aantal pulsen per omwenteling (PPR);
• A/B- of A/B/Z-kanalen;
• uitgangstype;
• HTL of TTL;
• voedingsspanning;
• maximale uitgangsfrequentie;
• maximaal toerental;
• massieve of holle as;
• asdiameter;
• flens en montage;
• kabel of connector;
• beschermingsklasse;
• temperatuur;
• trillingen en schokken;
• beschikbare inbouwruimte.

Bij een nieuwe machine kan vanuit de toepassing worden bepaald welke combinatie optimaal is.

Bij vervanging is vooral belangrijk dat de nieuwe encoder elektrisch én mechanisch compatibel is met de bestaande installatie.

Incrementele encoder vervangen

Een defecte of niet meer leverbare incrementele encoder hoeft niet altijd door exact hetzelfde merk of typenummer te worden vervangen.

In veel gevallen kan een technisch gelijkwaardig alternatief worden geselecteerd.

Bij encodervervanging vergelijken we onder andere:

• PPR/resolutie;
• A/B/Z-signalen;
• uitgangstype;
• voedingsspanning;
• draairichting;
• maximaal toerental;
• asdiameter;
• flens;
• mechanische afmetingen;
• connector of kabel;
• pinbezetting;
• beschermingsklasse.

Een encoder met dezelfde PPR maar een ander uitgangssignaal kan bijvoorbeeld alsnog ongeschikt zijn voor de bestaande besturing.

Lees daarom ook Encoder vervangen? Zo vindt u de juiste vervanger voor uw machine.

Merken incrementele encoders

Indusen levert incrementele encoders van verschillende gespecialiseerde fabrikanten.

Wachendorff Automation biedt een breed programma robuuste industriële incrementele encoders met verschillende bouwvormen, resoluties en uitgangssignalen.

Precizika Metrology biedt incrementele encoderoplossingen voor nauwkeurige positie-, hoek- en snelheidsmeting.

Daarnaast vindt u binnen het assortiment incrementele encoderoplossingen van Omron voor algemene industriële automatisering en machinebouw.

Door meerdere merken en uitvoeringen te combineren kunnen we vanuit de toepassing bepalen welke oplossing technisch én economisch het beste past.

Hulp bij selectie of vervanging van een incrementele encoder

Indusen ondersteunt engineers, OEM's, machinebouwers en industriële eindgebruikers bij het selecteren, integreren en vervangen van incrementele encoders.

Daarbij kijken we naar de volledige toepassing: PPR, uitgangssignaal, voedingsspanning, toerental, asuitvoering, montage, besturing en omgevingscondities.

Heeft u een bestaande incrementele encoder die vervangen moet worden? Stuur dan het typenummer, een foto van het typeplaatje of een datasheet door. Wij vergelijken de technische en mechanische eigenschappen en zoeken naar een alternatief dat technisch én economisch bij de machine past.

Bekijk ook onze encoderoplossingen, retrofit & vervanging en het volledige assortiment industriële encoders.