Kodlama sürecinde doğru tipi seçmek çok önemlidir Bu yazıda, farklı kodlayıcı tiplerinin karşılaştırılması ve seçim kriterleri ele alınacak Hangi tiplerin hangi durumlarda daha iyi olduğunu öğrenin ve kodlama sürecinde daha iyi kararlar verin Kod yaparken nelere dikkat etmeniz gerektiğine dair değerli ipuçları da mevcuttur
Kodlayıcılar, genellikle hareket veya rotasyonun ölçülebilmesi için kullanılan kritik bileşenlerdir. Farklı tipleri bulunmakla birlikte, doğru seçim yapabilmek için seçim kriterlerinin iyi anlaşılması gerekmektedir. Bu makalede, optik kodlayıcılar, magnetik kodlayıcılar, elektriksel kodlayıcılar ve hall efekt sensörleri gibi farklı kodlayıcı tipleri arasındaki farklar incelenerek seçim kriterleri ele alınacaktır.
Optik kodlayıcılar, hareketin ölçülmesi için hassas ölçüm yapabilen kodlayıcı tipleri arasındadır. Avantajları arasında yüksek çözünürlük, doğruluk, güvenilirlik ve dayanıklılık sayılabilir. Dezavantajları arasında ise, yüksek maliyet, hassas montaj gerektirmesi ve yüksek hızlı uygulamalar için uygun olmaması sayılabilir. Magnetik kodlayıcılar, manyetik kutupların ölçüldüğü manyetik band kodlayıcıları ve manyetik kutuplu kodlayıcılar olmak üzere iki ana gruba ayrılır. Manyetik band kodlayıcıları, manyetik bir bant üzerindeki manyetik kutupların ölçülmesiyle çalışır. Bu tür kodlayıcıların analog ve dijital olmak üzere iki ayrı çeşidi vardır. Manyetik kutuplu kodlayıcılar ise manyetik kutupların sensör yardımıyla ölçülmesiyle çalışır. Bu tür kodlayıcıların, yüksek çözünürlük, dayanıklılık, yüksek hız uygunluğu gibi avantajları vardır.
Elektriksel kodlayıcılar, rotary encoderler ve lineer encoderler gibi iki ana gruba ayrılır. Rotary encoderler, ancak bir yönü ölçebilirken, lineer encoderler hareketin hem yönünü hem de uzunluğunu ölçebilirler. Rotary encoderlerin absolu ve inkremental olmak üzere iki farklı çeşidi vardır. Absolut rotary encoderler, birbirini takip eden konumların kodlanmasıdır. Buna karşılık, inkremental rotary encoderler, bir dizi kodlayıcı sinyalini üreten belirli sayıda pulse per rotation'a sahiptir. Lineer encoderler, rotary encoderlere benzer şekilde absolu ve inkremental şekilde olabilirler.
Hall efekt sensörleri manyetik alanın hassas ölçümleri için kullanılır. Bipolar hall efekt sensörler ve unipolar hall efekt sensörleri olmak üzere iki farklı türü vardır. Bipolar hall efekt sensörler, pozitif ve negatif manyetik alanları ölçebilirken, unipolar hall efekt sensörleri sadece tek yönlü manyetik alanları ölçebilir. Hall efekt sensörleri, yüksek hassasiyetleri, düşük güç tüketimleri ve hızlı tepki süreleri gibi avantajlara sahiptirler.
Optik Kodlayıcılar
Optik kodlayıcılar, hareket veya konum bilgilerini algılamak için ışık kullanarak çalışır. Bu kodlayıcılar, manyetik kodlayıcılardan daha hassas bir çözünürlüğe sahiptir ve ayrıca manyetik alanların neden olabileceği problemlerden etkilenmezler.
Avantajları arasında yüksek doğruluk, hızlı tepki süresi ve çok az histeresis (geri kalma) vardır. Optik kodlayıcılar ayrıca uzun ömürlüdür ve yüksek sıcaklık aralığında çalışabilirler.
Bununla birlikte, optik kodlayıcıların dezavantajları arasında, daha yüksek maliyetleri ve ışığın yansıması veya kesilmesi gibi ortam koşullarından etkilenmeleri yer alır. Ayrıca, işlevlerindeki küçük bir arıza bile optik kodlayıcıların bozulmasına neden olabilir.
Magnetik Kodlayıcılar
Magnetik kodlayıcılar, manyetik alan etkileşimi ile görüntülenen pozisyon bilgisini dönüştüren cihazlardır. Bunlar, manyetik kutuplu ve manyetik band kodlayıcıları olarak ikiye ayrılır.
Manyetik band kodlayıcıları, bir manyetik bant üzerinde kodlu pozisyon bilgisini kullanarak çalışır. Manyetik kutuplu kodlayıcılar ise, dönebilen bir mıknatıs ve manyetik sensörler kullanarak pozisyon bilgisini takip ederler.
Manyetik kodlayıcıları kullanmanın avantajları arasında yüksek hassasiyet, düşük gürültü, dayanıklı ve uzun ömürlü olması yer alır. Bunların kullanım alanları arasında CNC makineleri, robotik sistemler, pozisyon kontrol cihazları ve encoderler gibi birçok endüstriyel uygulama bulunur.
Manyetik band kodlayıcılar, doğrusal hareketi ve döndürme hareketini ölçmek için idealdir. Manyetik kutuplu kodlayıcılar ise, hem doğrusal hem de döndürme hareketlerini ölçmek için kullanılabilir. Ancak manyetik kutuplu kodlayıcılar daha pahalıdır.
Özetle, manyetik kodlayıcılar, yüksek hassasiyet ve kullanım çeşitliliği nedeniyle birçok endüstriyel uygulamada kullanışlıdır. Ancak, manyetik kutuplu kodlayıcılar daha yüksek maliyetlere neden olabilse de, daha geniş ölçüm aralıkları için daha uygundur.
Manyetik Band Kodlayıcıları
Manyetik band kodlayıcıları, manyetik oldukları için diğer kodlayıcı tiplerinden ayrılır. Bu kodlayıcılar, bir sac banttaki N-S kutuplarının birbirine zıt olduğu bölümlerini kullanarak konum ve hareket bilgilerini okur. Manyetik bandın üzerinde bulunan kutup desenleri, kodlayıcının sensöründeki manyetik alanı etkileyerek çıkış sinyallerini üretir.
Manyetik band kodlayıcılar diğer kodlayıcılarla karşılaştırıldığında daha az hassas olabiliyorlar ancak daha uzun ömürlüdürler. Bunun yanı sıra manyetik band kodlayıcılar, darbeye veya titreşime daha dayanıklıdır ve yüksek sıcaklıkta da iyi çalışırlar.
Manyetik band kodlayıcıların iki farklı türü vardır: analog ve dijital. Analog manyetik band kodlayıcıları, sürekli bir sinyal üretirken dijital manyetik band kodlayıcıları ise darbe şeklinde bir sinyal üretirler. Bu farklılık, kullanım amaçları ve hassasiyetleri farklı olan iki tipten birini seçmenizi gerektirebilir.
Analog Manyetik Band Kodlayıcıları
Analog manyetik band kodlayıcıları, manyetik kutuplu kodlayıcılara benzer şekilde manyetik sensörler kullanarak rotasyonun pozisyonunu ölçerler. Farklı olarak, manyetik bandın pozisyonunun okunması için manyetik bir sensör yerine manyetik bir kafes kullanır.
Analog manyetik band kodlayıcılarının özellikleri arasında yüksek çözünürlük, yüksek doğruluk ve güvenilirlik yer alır. Genellikle daha düşük maliyetlidirler ve bazı uygulamalarda manyetik kutuplu kodlayıcılardan daha iyi performans gösterirler.
| Avantajları | Dezavantajları |
|---|---|
|
|
Analog manyetik band kodlayıcıları, endüstriyel makineler, otomotiv endüstrisi ve medikal cihazlar gibi birçok farklı uygulama için kullanılabilirler. Bu kodlayıcılar, hassas pozisyon ölçümü gerektiren herhangi bir uygulamada kullanılabilirler.
Dijital Manyetik Band Kodlayıcıları
Dijital manyetik band kodlayıcıları, manyetik bandın üzerindeki manyetik desenleri sayısal sinyallere dönüştürerek pozisyon tespiti yapar. Analog manyetik band kodlayıcılarına kıyasla daha yüksek çözünürlüğe sahip olması ve verileri doğrudan sayısal formatta çıkarması nedeniyle daha doğru ölçümler sağlar.
Dijital manyetik band kodlayıcılarının kullanımı, diğer kodlayıcı türlerine kıyasla daha yaygındır. Özellikle hızlı ve hassas ölçüm gerektiren endüstriyel makinelerde tercih edilirler. Robotik sistemler, CNC makineleri, basınçlı hava sistemleri, tıbbi cihazlar ve araçlar gibi birçok uygulama alanında kullanılırlar.
| Dijital Manyetik Band Kodlayıcısı Avantajları | Dijital Manyetik Band Kodlayıcısı Dezavantajları |
|---|---|
|
|
Manyetik Kutuplu Kodlayıcılar
Manyetik kutuplu kodlayıcılar, manyetik alandaki değişimleri kullanarak konum bilgisi üreten elektromekanik cihazlardır. Bu kodlayıcı türü, manyetik kayıt medyası kullanır ve ilk olarak manyetik bantların kullanımı ile geliştirilmiştir. Manyetik kutuplu kodlayıcıların kullanım alanları; CNC tezgahlar, vinç sistemleri, tekstil makineleri gibi hassas konum bilgisi gerektiren cihazlardır.
Manyetik kutuplu kodlayıcıların avantajları arasında, yüksek doğruluk, yüksek hızlı hareket için uygun olması ve çevresel etkilere karşı dayanıklı olması yer almaktadır. Bu kodlayıcılar, manyetik kutupların konumunu algıladığı için doğru bir konum bilgisi sağlamaktadır. Manyetik kutuplu kodlayıcıların, manyetik bant kodlayıcılara kıyasla daha hızlı örnekleme yapabilmesi, daha yüksek çözünürlük sunması ve doğruluk değerlerinin daha yüksek olması kullanım avantajlarını da beraberinde getirmektedir.
Manyetik kutuplu kodlayıcıların bir dezavantajı ise manyetik kayıt ortamının kirlenmesi veya hasar görmesi durumunda doğru konum bilgisi üretememesidir. Ayrıca, manyetik kutuplu kodlayıcılar yüksek çözünürlüğe sahip olması nedeniyle, doğru bir çalışma için şiddetli manyetik alanlardan kaçınmak gerekmektedir.
Elektriksel Kodlayıcılar
Elektriksel kodlayıcılar, rotasyon veya lineer hareketi ölçmek için kullanılan elektriksel sinyaller üreten aygıtlardır. Bu kodlayıcılar, diğer kodlayıcı tiplerine göre daha hassasiyetlidir ve yüksek çözünürlüklü ölçümler yapabilirler.
Bu kodlayıcıların farklı tipleri vardır. Bunlar arasında rotary encoderler ve lineer encoderler yer alır. Rotary encoderler, dönen bir milin hareketini ölçmek için kullanılırken, lineer encoderler doğrusal hareketleri ölçmek için kullanılır.
Rotary encoderlerin farklı tipleri de vardır. Absolut rotary encoderler, dönme hareketinin anlık pozisyonunu belirleyebilirler. İnkremental rotary encoderler ise dönme hareketinin kaç tur yaptığını ölçerler.
Lineer encoderler de, manyetik, optik veya kapasitif gibi farklı tiplerde olabilir. Manyetik lineer encoderler, manyetik kutupların hareketi tarafından üretilen değişen manyetik alanları kullanarak ölçüm yapabilirler. Optik lineer encoderler ise, ışık ve fotoelektrik hücrelerin kullanıldığı bir sistemdir.
Elektriksel kodlayıcılar, endüstriyel ve robotik uygulamalarda yaygın olarak kullanılır. Hassas ölçümler yapabilme özellikleri sayesinde, üretim sürecinde sık sık kullanılırlar. Bunun yanı sıra, çeşitli endüstrilerde de kullanım alanı bulurlar.
Rotary Encoderler
Rotary encoderler, mekanik dönme hareketini elektronik sinyallere dönüştüren kodlayıcı tiplerindendir. Rotary encoderlerin üç ana tipi vardır: absolut rotary encoderler, inkremental rotary encoderler ve manyetik kutuplu rotary encoderler.
Absolut rotary encoderler, döndürme açısını doğrudan ölçen kodlayıcılardır. Bu nedenle, her bir pozisyonun dijital değerini verebilirler. Inkremental rotary encoderler ise her dönüşte bir artan bir sayısal değer çıktısı verirler. Birkaç tür kombinasyon sensörü kullanarak hareket yönünü belirleyebilirler; ancak yön bilgisi, sıfır noktasına göre elektronik olarak hesaplanmalıdır.
Manyetik kutuplu rotary encoderler, inkremental rotary encoderlerden farklı olarak, manyetik alan kutuplarını kullanarak dönme açısını ölçer. Bu sayede, sensör daha doğru bir şekilde yön bilgisini belirleyebilir. Manyetik kutuplu rotary encoderler, diğer kodlayıcı tiplerine göre daha mukavemetli ve dayanıklıdır.
Rotary encoderlerin kullanım alanları oldukça fazladır. Endüstriyel makinelerde sıklıkla kullanılırlar ve motor kontrol sistemlerinde önemli bir rol oynarlar. Ayrıca, ölçme cihazlarında, robotik ve otonom sistemlerde de kullanılırlar.
Rotary encoder seçimi yaparken, doğru tiplerin kullanılması önemlidir. İşletmenin ihtiyaçlarına uygun sensörlerin seçilmesi, cihazların doğru bir şekilde çalışmasını sağlar. Ayrıca, montaj kolaylığı, güç tüketimi ve hassasiyet de sensör seçiminde dikkat edilmesi gereken diğer faktörlerdir.
Absolut Rotary Encoderler
Absolut rotary encoderler, dönen bir mili ölçmek için kullanılan elektriksel bir cihazdır. Bu cihazın en büyük özelliği, milin herhangi bir noktasındaki konumunu doğrudan sayısallaştırabilmesidir. Bu sayede, pozisyon bilgisini kaybetmeden her zaman doğru sonuçlar elde edilebilir.
Absolut rotary encoderlerin çalışma prensibi oldukça basittir. Dönen mili gösteren bir disk, sensörler tarafından okunur ve her bir pozisyon, sayısal bir değeri temsil eden kodlara çevrilir. Bu şekilde, mili her döndürdüğünüzde, sensörlerin okuması sayesinde milin tam konumunu doğru şekilde tespit edebilirsiniz.
Absolut rotary encoderlerin birçok avantajı vardır. Bunlardan en önemlisi, sensörlerin okuduğu bilgilerin doğrudan sayısal bir değerle temsil edilmesidir. Bu, hem doğruluğu hem de hassasiyeti artırır. Ayrıca, absolut rotary encoderlerin çalışma hızı oldukça yüksektir, bu da onları hızlı çalışan makineler için ideal bir seçim yapar.
Absolut rotary encoderlerin bir diğer avantajı da dayanıklılığıdır. Bu cihazlar, genellikle sabit bir konumda tutuldukları için, sarsıntı ve titreşimlere maruz kalmazlar. Bu, diğer türden kodeklerin aksine, birçok endüstriyel uygulama için idealdir.
Özetle, absolut rotary encoderler, yüksek doğruluk, hassasiyet ve dayanıklılık isteyen birçok uygulama için mükemmel bir seçimdir. Bu cihazlar, endüstriyel ve ticari uygulamaların yanı sıra, tıbbi, havacılık ve savunma gibi birçok kritik alan için de kullanılır.
İnkremental Rotary Encoderler
İnkremental rotary encoderler, dönen elemanların hareketini takip etmek için kullanılan elemanlardır. Bu kodlayıcılar, rotorun hareketini algılamak için bir dizi sensör kullanır. Sensörler, döner disk üzerindeki bölümlerin geçiş noktalarını izler ve her geçiş noktasında bir sinyal üretir.
İnkremental rotary encoderler iki tür sinyal üretir: dijital ve analog. Dijital rotary encoderler, sadece bir adımı algılayacak şekilde tasarlanmıştır. Bu nedenle, bir tur tamamlandığında sadece bir adet sinyal üretirler. Analog rotary encoderler ise, fazladan hassasiyet gerektiren uygulamalar için kullanılır ve her bir adımda birden fazla sinyal üretirler.
Bununla birlikte, inkremental rotary encoderlerin bir dezavantajı bulunmaktadır. Bu kodlayıcılar, rotorun pozisyonuna ilişkin kendi kendilerine yeterli veri sağlamaz. Bunun yerine, bir kontrol ünitesi tarafından bir başvuru noktasında başlatılması gerekiyor. Aksi halde, pozisyon doğruluğu zaman içinde bozulabilir.
Lineer Encoderler
Lineer encoderler, bilinen çözünürlükte doğrusal hareketi oluşturan dikey bir ölçüm cihazıdır. Temel olarak, herhangi bir hareketi ölçmek için bir işareti kullanır ve hareket eden şeyin yönünü ve mesafesini belirlemek için bu işareti kullanır.
Bir lineer encoderde, taşıyıcı (hareketi ölçen parça) ve ölçme tablosu (hareket yönünde sabit bir parça) bulunur. Encoder tabanı sabit bir noktada kalırken, taşıyıcı hareket eder ve optik, manyetik veya bir başka sensörün okumasını sağlar.
Lineer encoderler, fabrika otomasyonu, robotik ve CNC makineleri gibi birçok endüstriyel uygulamada yaygın şekilde kullanılır. İki tip lineer encoder vardır: mutlak ve ikili. Mutlak encoder, hareketi sıfıra döndürmeden önce pozisyonu tanımlar. İkili encoder ise bir grid düzenine sahiptir ve sayıları, mesafeyi ve konumları belirlemek için kodlar kullanır.
Bunun yanı sıra lineer encoderlerin bazı özellikleri şunlardır:
- Yüksek ölçüm hassasiyeti
- Küçük boyutlu olması
- Hızlı yanıt süresi
- Geniş sıcaklık aralığına dayanıklı
Lineer encoderler, yüksek hassasiyet ve doğruluk gerektiren uygulamalarda yaygın olarak kullanılır. Örneğin, taşımacılık ve lojistik endüstrisindeki paketleme makinelerinde ve kesme işlemlerinde hassas konumlandırma sağlamak için kullanılır. İnşaat endüstrisinde ise, lineer encoderler, yapıların belirli noktalarının belirlenmesinde ve inşaat ekipmanlarının konumunun izlenmesinde kullanılır.
Hall Efekt Sensörleri
Hall efekt sensörleri, manyetik alan değişimlerini tespit etmek için kullanılan elektronik cihazlardır. Hem analog hem de dijital olarak mevcut olan bu sensör türü, oldukça kullanışlıdır ve farklı endüstrilerde birçok uygulama alanı bulmuştur.
Bu sensörler genellikle manyetik alanlardaki değişimleri algılar ve bunları elektrik sinyallerine dönüştürür. Böylece bir manyetik alana maruz bırakılan objelerin konumunu, mesafesini ve hareketini ölçmek mümkün hale gelir.
Hall Efekt sensörleri, otomotiv endüstrisinde sıkça kullanılır. Bu sensörler, araçların hızını, gaz pedalı konumunu, şanzımanın vites geçişini ve fren pedalı basıncını ölçmek için kullanılır. Ayrıca manyetik kuvvetleri algılamak için de kullanılabilirler.
Hall Efekt sensörleri ayrıca, güneş panellerinde de yaygın olarak kullanılır. Solar panellerde, güneşle açıları değiştiğinde kişinin yerini belirlemek için kullanılırlar. Çünkü bu bilgi, doğru miktarda güneş enerjisi elde etmek için oldukça önemlidir.
Bunların yanı sıra, bu sensörler endüstriyel otomasyon ve kontrol cihazlarında da kullanılabilir. Sensörler, hareketi izlemek veya malzemeleri doğru pozisyonlarda konumlandırmak için kullanılır. Endüstriyel robotik gibi birçok farklı alanda kullanılabilmektedirler.
Hall Efekt sensörleri, diğer sensörler ile karşılaştırıldığında oldukça güvenilir ve dayanıklıdır. Ayrıca, manyetik alan değişimlerine karşı oldukça hassastırlar ve küçük değişiklikleri bile algılayabilirler. Bu nedenle, özellikle hassas ölçümler gerektiren uygulamalar için tercih edilebilirler.
Bipolar Hall Efekt Sensörleri
Hall etkisi, elektrik akımının bir manyetik alan içinde hareket eden bir yüzey tarafından taşınması sonucu oluşan bir fenomendir. Bu etkiden yararlanan bipolar Hall etkisi sensörleri, manyetik alan değişimlerini elektrik sinyallerine dönüştüren entegre bir devreden oluşur.
Bipolar Hall etkisi sensörlerinin çalışma prensibi basit bir şekilde, sensörün üzerindeki manyetik alan değişimleri kontrolden geçirilir ve bu alan değişiklikleri sinyal gücündeki bir artışa veya azalmaya yol açar. Bu sinyaller, manyetik bir alanın varlığını tespit etmek için kullanılır ve genellikle manyetik alanın şiddetini ve yönünü ölçmek için kullanılır.
| Bipolar Hall Sensörlerinin Özellikleri | |
|---|---|
| Güç beslemesi | 3-5V |
| Çalışma sıcaklığı aralığı | -40°C ile 150°C |
| Manyetik hassasiyet | 1-10mT |
| Uyarlanabilir özellikler | Doğru açıya sahip manyetik sensörler ile birlikte kullanılır |
Bipolar Hall sensörleri, yüksek hızlarda ve yüksek hassasiyet gerektiren uygulamalarda kullanılır. Bu sensörler aynı zamanda dayanıklı ve güvenilir olmaları nedeniyle endüstriyel otomasyon, medikal cihazlar, manyetik ölçüm sistemleri ve bilgisayarlı tomografi cihazları gibi birçok alanda kullanılır.
Unipolar Hall Efekt Sensörleri
Unipolar hall etkisi sensörleri, manyetik alanın gücünü ölçmek için kullanılır. Bu sensörler, manyetik alanın yönünü veya kutupluğunu ölçmek için oldukça hassastırlar. Unipolar sensörler, manyetik alan değişikliklerine sadece tek bir yönde yanıt verirler.
Unipolar hall etkisi sensörlerinin avantajları ve dezavantajları şunlardır:
- Avantajları:
- Yüksek hassasiyet: Unipolar sensörler, manyetik alanın yönünü veya kutupluğunu ölçmek için yüksek hassasiyetle çalışırlar.
- Kolay kullanım: Bu sensörler, manyetik alanın gücünü ölçmek için kolay bir yöntemdir.
- Ekonomik: Unipolar sensörler, maliyet açısından oldukça ekonomiktir.
- Dezavantajları:
- Sadece tek yönde yanıt verirler: Unipolar sensörler, manyetik alan değişikliklerine sadece tek bir yönde yanıt verirler ve manyetik alanın yönünü veya kutupluğunu ölçmek için kullanılamazlar.
- Sıcaklık hassasiyeti: Bu sensörler, sıcaklık farklılıklarından dolayı hassasiyetlerini kaybedebilirler.
Unipolar hall etkisi sensörlerinin avantajları ve dezavantajları, diğer sensörlerle karşılaştırıldığında oldukça belirgindir. Özellikle manyetik alanın yönünü veya kutupluğunu ölçmek için kullanılmalarıyla öne çıkarlar. Ancak sadece tek yönde yanıt vermeleri, bazı uygulamalarda kullanılmalarını sınırlayabilir.