Encoders zijn sensoren die worden gebruikt om de positie, snelheid en richting van een draaiende as te bepalen. Ze worden vaak gebruikt in combinatie met motoren om nauwkeurige beweging en positiecontrole mogelijk te maken in machines en robots.

Er zijn verschillende soorten encoders, maar de meest voorkomende zijn optische en magnetische encoders. Optische encoders gebruiken een schijf met markeringen en een lichtbron en sensor om de rotatie te detecteren. Magnetische encoders maken gebruik van magneten en Hall-effect sensoren.

Door de pulses van de encoder te tellen, kan de hoekverdraaiing van de as worden bepaald. Ook kan de frequentie van de pulses gebruikt worden om de rotatiesnelheid te bepalen. Op deze manier kan de positie van bijvoorbeeld een motoras of een robotarm nauwkeurig worden gecontroleerd.

Voordelen van encoders

Encoders bieden een aantal voordelen voor het aansturen van machines:

• Nauwkeurige positiebepaling en controle
• Detectie van rotatierichting
• Hoge resolutie en nauwkeurigheid
• Robuust en betrouwbaar

Door hun nauwkeurigheid en feedbackmogelijkheden zijn encoders onmisbaar in veel moderne besturingssystemen voor machines en robots.

Soorten encoders

De meest gebruikte typen encoders zijn:

• Optische encoder – Maakt gebruik van een schijf met markeringen en een lichtbron en sensor om rotatie te detecteren.
• Magnetische encoder – Maakt gebruik van magneten op een draaiende as en Hall-effect sensoren om het magnetisch veld te detecteren.
• Absolute encoder – Geeft de absolute positie aan, zonder referentiepunt.
• Incrementele encoder – Geeft alleen veranderingen in positie aan ten opzichte van een referentiepunt.

Aansluiten van een encoder

Een encoder moet correct worden aangesloten om goed te kunnen functioneren:

• Sluit de voedingsspanning aan volgens de specificaties van de encoder.
• Sluit de outputkanalen (A,B) aan op digitale ingangen van de besturing.
• Sluit eventueel de nulpositie (index) output aan.
• Sluit afscherming van de kabel aan op aarde.
• Monteer de encoder uitgelijnd en stroefvrij op de motor- of machine-as.

Met de juiste bekabeling en montage kan de positie nauwkeurig worden uitgelezen door de machinebesturing.

Configureren van de besturing

In de machinebesturing moet de encoder correct geconfigureerd worden:

• Selecteer het juiste encodertype (bijv. incrementele encoder).
• Voer resolutie en aantal pulsen per omwenteling in.
• Configureer eventueel de nulpositie.
• Stel de juiste tellermodus in voor positiebepaling.
• Configureer snelheidsbepaling door frequentiemeting van de pulsen.

Met de configuratie ingesteld kan de positie en snelheidsdata van de encoder correct worden geinterpreteerd.

Gebruik in een systeem

In een typische toepassing worden encoders als volgt gebruikt:

• De encoder is gemonteerd op de motoras van bijvoorbeeld een transportband.
• De besturing leest continu de encoderpositie uit.
• De gewenste positie wordt vertaald naar een encoderpositie.
• Door de Ist en Soll posities te vergelijken kan de motor worden aangestuurd.
• Op deze manier kan de transportband nauwkeurig gepositioneerd worden.

Encoders zijn op deze manier onmisbaar voor nauwkeurige positionering in industriële systemen en robots.

Veelgestelde vragen

Hoe bepaalt een encoder de positie?

Een encoder bepaalt de positie door het tellen van pulsen die ontstaan door markeringen op een roterende schijf. Door het aantal pulsen te tellen kan de hoekverdraaiing worden bepaald.

Wat is het verschil tussen incrementele en absolute encoders?

Een incrementele encoder geeft alleen positieveranderingen aan ten opzichte van een referentiepunt. Een absolute encoder geeft direct de absolute positie aan zonder referentie.

Hoe sluit ik een encoder aan op mijn Arduino?

Sluit de voeding, massa en de A en B kanalen van de encoder aan op de corresponderende pinnen van de Arduino. Gebruik interrupts of pulseIn() om de pulsen te tellen.

Hoe configureer ik een encoder in mijn PLC?

Stel in de PLC het encodertype, resolutie, nulpositie en tellermodus in. Map de positie- en snelheidsdata van de encoder naar registers.

Kunnen encoders ook lineaire beweging detecteren?

Ja, lineaire encoders gebruiken een gelijkaardig werkingsprincipe om lineaire beweging te detecteren in plaats van rotatie.

Wat doet de nulpositie (index) van een encoder?

De nulpositie zorgt voor een referentiepunt in de rotatie. Dit stelt de teller in staat om de absolute positie te bepalen.

Hoe meet ik de rotatiesnelheid met een encoder?

Door de frequentie van de encoderpulsen te meten kan de omwentelingssnelheid worden bepaald.

Hoe bepaal ik de resolutie van mijn encoder?

De resolutie hangt af van het aantal pulsen per omwenteling en wordt meestal gespecificeerd in de datasheet van de encoder.

Conclusie

Encoders zijn essentieel voor nauwkeurige positionering en beweging in allerlei systemen. De basisprincipes van encoders zijn eenvoudig, maar ze vereisen wel de juiste configuratie en integratie. Met de juiste toepassing bieden encoders een efficiënte en betrouwbare manier om positie, snelheid en richting te bepalen.