Kapazitiver Encoder mit höherer Genauigkeit und Haltbarkeit

Im Prozess der Fabrikautomatisierung ist es notwendig, den Betrieb von Motoren in Maschinen und Werkzeugen genau zu steuern und frühzeitig Warnungen auszusprechen, wenn Abnormalitäten auftreten, um Ausfallzeiten durch Maschinenfehler zu reduzieren. Dieser Artikel zeigt Ihnen die Entwicklung, Vor- und Nachteile verschiedener Encoder-Technologien für die Motorsteuerung sowie die Produkteigenschaften von kapazitiven Encodern, die von Same Sky eingeführt wurden.

Magnetische Encoder und optische Encoder haben ihre Vor- und Nachteile

Im Bereich der präzisen Bewegungssteuerung ist ein Encoder eine wichtige Komponente, die mechanische Bewegung in elektrische Signale umwandelt. Encoder können in vielen Anwendungen wie Automatisierungstechnik, industrieller Prozesssteuerung oder Robotertechnik eingesetzt werden und Daten über Position, Geschwindigkeit, Entfernung und Richtung liefern. Derzeit gibt es drei Haupttechnologien für Encoder auf dem Markt, darunter magnetische, optische und kapazitive Encoder.   Magnetische Encoder bestehen aus einer rotierenden magnetisierten Scheibe mit alternierenden magnetischen Polen und einem Hall-Effekt- oder magneto-resistiven Sensor, der durch Erkennung von Änderungen im Magnetflussfeld arbeitet. Magnetische Encoder sind robust und können gut mit Erschütterungen und Vibrationen umgehen, ohne von Öl, Schmutz und Feuchtigkeit beeinflusst zu werden. Allerdings sind magnetische Encoder anfällig für magnetische Störungen, die durch Elektromotoren verursacht werden, und haben einen begrenzten Betriebstemperaturbereich. Obwohl viele Verbesserungen an magnetischen Encodern vorgenommen wurden, ist ihre Auflösung und Genauigkeit in der Regel geringer als die von optischen und kapazitiven Alternativen.   Im Vergleich zu magnetischen Encodern können optische Encoder eine höhere Auflösung und Genauigkeit bieten. Der optische Encoder besteht aus einer LED-Lichtquelle (in der Regel eine Infrarotlichtquelle) und Fotodetektoren, die sich auf gegenüberliegenden Seiten einer Encoderscheibe aus Glas oder Kunststoff befinden. Obwohl optische Encoder den Motion-Control-Markt seit Jahrzehnten dominieren, sind sie aufgrund der Abhängigkeit von der "Sichtverbindung" besonders anfällig für Staub, Schmutz und Ölverschmutzungen sowie Vibrationen und extreme Temperaturen. Darüber hinaus werden optische Encoder im Betrieb einen Strom von bis zu 100 mA verbrauchen, und ihre Lebensdauer wird letztendlich durch LEDs begrenzt.

Kapazitive Encoder bieten bessere Genauigkeit und Haltbarkeit

Der kapazitive Encoder besteht aus drei Hauptkomponenten: einem Rotor, einem stationären Sender und einem stationären Empfänger. Der Rotor enthält ein sinusförmiges Muster, und während sich der Rotor dreht, wird das Hochfrequenz-Referenzsignal des Senders auf vorhersehbare Weise moduliert. Der Encoder erkennt die Änderung des kapazitiven Widerstands auf der Empfangsplatte und verwendet einen Demodulationsalgorithmus, um diese in eine Steigerung der Drehbewegung umzuwandeln. Kapazitive Encoder sind langlebiger als optische Encoder, können verschiedenen Umweltverschmutzungen standhalten und sind besser gegen Vibrationen und extreme Temperaturen gewappnet. Darüber hinaus haben kapazitive Encoder ohne LEDs eine längere Lebensdauer, einen kleineren Formfaktor und einen geringeren Stromverbrauch (6 bis 18 mA) im Vergleich zu optischen Encodern. Sie sind nicht von magnetischen Störungen und elektrischen Geräuschen betroffen und ebenso robust wie ein magnetischer Encoder, bieten jedoch höhere Genauigkeit und Auflösung.   In Anbetracht der digitalen Eigenschaften kapazitiver Encoder bieten kapazitive Encoder auch größere Flexibilität, indem sie es den Benutzern ermöglichen, die Auflösung der Encoder zu ändern. Bei der Verwendung anderer Technologien wird die Auflösung durch die Encoderscheibe bestimmt, was bedeutet, dass der optische oder magnetische Encoder jedes Mal ausgetauscht werden muss, wenn eine andere Auflösung benötigt wird. Die in kapazitiven Encodern verfügbare programmierbare Auflösung kann nicht nur zur Systemoptimierung verwendet werden (insbesondere beim Entwerfen von PID-Regelschleifen), sondern auch den Lagerbestand reduzieren, da ein einziges Produktmodell in vielen Anwendungen eingesetzt werden kann. Die Kapazitortechnologie ermöglicht auch die digitale Einstellung von Indeximpulsen und die Ausrichtung von Encodern, die von BLDC kommutiert werden, während ihre integrierten Diagnosefähigkeiten Designern den Zugriff auf Systemdaten für eine schnelle Fehlerbehebung vor Ort ermöglichen.   Unabhängig von den Systemanforderungen können kapazitive Encoder eine vielseitige, kostengünstige und zuverlässige Alternative zur optischen oder magnetischen Sensortechnologie bieten. Kapazitive Codierung kann nicht nur hervorragende Leistung in Genauigkeit und Zuverlässigkeit unter jeglichen Umgebungsbedingungen bieten, sondern auch durch ihren inhärenten digitalen Betrieb Programmierbarkeit und verbesserte Diagnosefähigkeiten bereitstellen, während sie dennoch mit herkömmlichen Encoder-Funktionen kompatibel bleibt.

Flexible Auflösungsprogrammierung kann den Lagerbestand reduzieren

Seit Same Sky im Jahr 2006 die erste Generation kapazitiver Encoder eingeführt hat, hat sich die AMT-Serie als äußerst zuverlässig und genau erwiesen und kann viele Anwendungsprobleme lösen, die in optischen und magnetischen Technologien auftreten. Mit der kapazitiven Sensortechnologie können die inkrementellen, absoluten und Kommutierungs-AMT-Modul-Encoder von Same Sky hochgradig langlebige Lösungen bieten, ohne an Genauigkeit einzubüßen. Die AMT-Serie verfügt über bis zu 22 programmierbare Auflösungen und arbeitet im Temperaturbereich von -40 bis 125℃. Dies bietet Ingenieuren größere Flexibilität im Prototypdesignprozess, und Einkaufsleiter können die Anzahl der in der Produktion benötigten Spezifikationen erheblich reduzieren.

Same Sky bietet eine Reihe von Standard-Inkrementalgebern, Absolutwertgebern und Kommutierungsgebern für bürstenlose Gleichstrommotoren. Same Skys AMT-Geber sind in radialen und axialen Konfigurationen erhältlich und bieten eine Vielzahl von Ausgangssignaltypen, darunter einseitige, differenzielle Leitungstreiber, SSI, SPI, RS-485 usw. Same Skys AMT-Geberreihe bietet verschiedene Optionen, um die Anforderungen nahezu jeder Anwendung zu erfüllen.   Aufgrund der Eigenschaften der zugrunde liegenden Technologie ist die AMT-Geberreihe sehr robust, im Gegensatz zu optischen Gebern, die durch Staub oder an Glasplatten anhaftende Partikel leicht optische Signale stören, und bei denen die LED im Laufe der Zeit leicht ausbrennen kann. AMT-Geber nutzen kapazitive Technologie, sodass keine LED- oder Sichtverhältnisse erforderlich sind. Staub, Ölflecken usw., die in Industrieumgebungen häufig vorkommen, beeinträchtigen AMT-Geber nicht, die zudem sehr gut für den Einsatz an Motoren oder Getriebeeinheiten geeignet sind, bei denen das gesamte Gerät in Öl abgedichtet werden muss.   Außerdem benötigen AMT-Geber nicht die Glasscheibe des optischen Gebers und ihre Effizienz wird nicht durch Faktoren wie Fallen, Vibrationen oder Stöße reduziert, und AMT-Geber haben keine Verschleißkomponenten, was bedeutet, dass die Anzahl der Umdrehungen nicht begrenzt ist, wodurch sie langlebiger sind.

Vielfältige Produktlinien erfüllen unterschiedliche Bedürfnisse

Same Sky's Familie von AMT-Encodern bietet eine Vielzahl von Auswahlmöglichkeiten, und die Auflösung kann auch nach Bedarf angepasst werden. Zum Beispiel hat jeder AMT10 oder AMT10E-Encoder einen 4-Positionen-DIP-Schalter auf der Rückseite. Benutzer können aus 16 Auflösungen wählen, indem sie einfach die Position des Schalters anpassen. Andere AMT-Serie Encoder können AMT-Programmierkabel und PCs verwenden, um die Auflösung anzupassen. Same Sky's AMT Viewpoint™ Software ermöglicht es Benutzern, eine Vielzahl von Spezifikationen je nach Serie zu konfigurieren, einschließlich der Auflösung, Drehrichtung, Motorpolpaare und Nullposition. AMT Viewpoint hilft Kunden, die Wellenform-Diagramme und berechneten Pulsbreitenwerte zu bestimmen, die automatisch angepasst werden, wenn die Auflösung ausgewählt wird. Alle AMT-Encoder können auch individuell nach Kundenbestellung vorab konfiguriert auf jede verfügbare Auflösung angepasst werden.   Same Sky bietet die AMT10 und AMT10E-Serie, AMT11, 20, 21, 22, 23 und 31-Serie, AMT12-Serie, AMT13 und 33-Serie kapazitive Encoder.

Fazit

Im Vergleich zu magnetischen und optischen Encodern haben kapazitive Encoder die Eigenschaften höherer Genauigkeit und Auflösung, größere Haltbarkeit usw. Sie sind sehr gut geeignet für den Einsatz in rauen Fabrikumgebungen. Same Sky hat viele Serien von kapazitiven Encodern eingeführt, die Ihre unterschiedlichen Anforderungen in praktischen Anwendungen erfüllen und Ihr weiteres Verständnis verdienen.