Magneettiset kooderit vs optiset kooderit: keskeiset erot

Magneettisen ja optisen kooderin valinta on yksi tärkeimmistä päätöksistä missä tahansa liikkeenohjausprojektissa, ja insinöörit erehtyvät siinä useammin kuin odotatkaan. Valitse väärä tekniikka, niin näet ennenaikaisia ​​vikoja, kalliita seisokkeja tai järjestelmää, joka ei yksinkertaisesti pysty saavuttamaan tarkkuustavoitteitaan.

Tässä oppaassa verrataan magneettisia ja optisia koodereita käytännön teollisuuden näkökulmasta. Ymmärrät kuinka ne toimivat, missä ne toimivat parhaiten ja kuinka valita oikea kooderi koneellesi, automaatiojärjestelmällesi tai OEM-projektillesi.

Miksi enkooderin valinta on tärkeää koneellesi

Enkooderi ei ole vain pieni palautekomponentti. Se kertoo ohjausjärjestelmällesi sijainnin, nopeuden tai liikesuunnan. Jos kooderin signaali muuttuu epävakaaksi, koneesi voi menettää paikannustarkkuuden, aiheuttaa virheitä tai jopa pysähtyä odottamatta.

Laitevalmistajille tämä voi olla suurempi ongelma kuin itse kooderi. Huono kooderin valinta voi johtaa:

• Lisää koneen seisokkeja
• Korkeammat ylläpitokustannukset
• Epävakaa liikeohjaus
• Paikannusvirheet
• Lyhyempi käyttöikä
• Lisää{0}}myynninjälkeisiä valituksia

Mikä on magneettinen kooderi?

A magneettinen kooderihavaitsee pyörivän tai lineaarisen asennon havaitsemalla muutokset magneettikentässä. Ydinkomponentit ovat yksinkertaisia: kestomagneetti (yleensä sylinterimäinen, kiinnitetty pyörivään akseliin) ja magneettinen anturi, yleisimmin Hall-anturi tai magnetoresistiivinen (MR) elementti.

Kun akseli pyörii, magneettikenttä pyörii sen mukana. Anturi lukee jatkuvasti muuttuvaa kenttäjakaumaa ja muuntaa sen sähköiseksi signaaliksi, joka edustaa sijaintia, nopeutta tai suuntaa.

Tärkeimmät rakenneosat

• Kestomagneetti (kiinnitetty akselin kärkeen tai upotettu magneettirenkaaseen)
• Hall-elementti tai anisotrooppinen magnetoresisiivinen (AMR) / jättimäinen magnetoresisiivinen (GMR) anturi
• Signaalinkäsittely IC
• Lähtöliitäntä

Koska tunnistus on täysin kosketukseton, eikä magneetin ja anturin välillä ole fyysistä kosketusta, magneettisilla koodereilla on luonnostaan ​​pitkä käyttöikä, erityisesti ympäristöissä, joissa pöly, öljy tai kosteus tuhoavat optisen järjestelmän.

Mikä on optinen kooderi?

Optinen kooderi havaitsee sijainnin valon avulla. Valonlähde (LED) paistaa tarkasti-etsatun koodipyörän (kutsutaan myös levyksi tai ristikkoksi) läpi tai heijastaa siitä läpinäkyvin ja läpinäkymättömin segmentein. Toisella puolella oleva fotodetektoriryhmä lukee valopulsseja levyn pyöriessä ja muuntaa päälle/pois-kuvion paikkatiedoiksi.

On olemassa kaksi pääasiallista optista arkkitehtuuria:

Läpäisevä (-säteen läpi):LED loistaa levyyn kaiverrettujen aukkojen läpi. Perinteinen suunnittelu; erinomainen tarkkuus.

Heijastava:LED-valo pomppii kuvioidusta heijastavasta levystä takaisin anturiin. Kompaktimpi; yhä yleisempiä uudemmissa malleissa.

Tärkeimmät rakenneosat

• LED valonlähde
• Tarkkuuskoodipyörä (lasi, metalli tai muovi)
• Valodetektoriryhmä
• Signaalinkäsittelypiirit
• Lähtöliitäntä

Kriittinen rajoitus käy ilmi kuvauksesta: optisen polun on pysyttävä vapaana. Mikä tahansa kontaminaatio, öljypisara, pölyhiukkanen tai kondensaatio voi heikentää tai tuhota signaalin eheyden.

Magneettiset vs optiset kooderit: vierekkäinen{0}}vertailu{1}}

Keskeinen ero 1: Tunnistusperiaate

Ensimmäinen suuri ero on se, miten kaksi kooderia havaitsevat liikkeen.

Magneettinen kooderi lukee magneettikentän muutokset. Se ei tarvitse valoa kulkeakseen puhtaan levyn tai vaa'an läpi. Tämä tekee siitä siedettävämmän kontaminaatiota todellisissa teollisuusolosuhteissa.

Optinen kooderi riippuu valon läpäisystä tai heijastuksesta. Jos pöly, öljy, lika tai vesi tukkii optisen reitin, signaali voi heikentyä tai olla virheellinen. Alan viittaukset huomauttavat usein, että optiset enkooderit ovat alttiimpia kontaminaatiolle, koska ne ovat riippuvaisia ​​linjan-näön -optisesta tunnistuksesta.

Puhtaille laitteille tämä ei yleensä ole ongelma. Mutta koneissa, joita käytetään pölyisissä, öljyisissä, märissä tai tärisevässä ympäristössä, tunnistusperiaatteesta tulee erittäin tärkeä.

Keskeinen ero 2: tarkkuus ja resoluutio

Optiset kooderit tarjoavat yleensä korkeamman resoluution ja tarkkuuden. Jos sovelluksesi vaatii erittäin hienoa sijoittelua puhtaassa ympäristössä, optinen kooderi voi olla parempi valinta.

Magneettiset kooderit eivät välttämättä aina saavuta korkealuokkaisten optisten kooderien korkeinta resoluutiota. Nykyaikainen magneettinen kooderitekniikka on kuitenkin parantunut merkittävästi. Monissa teollisuuskoneissa magneettiset kooderit voivat tarjota riittävän tarkkuuden samalla kun ne tarjoavat paremman ympäristönkestävyyden.

Todellinen kysymys ei siis ole vain:

Kumpi kooderi on tarkempi?

Parempi kysymys on:

Kuinka paljon tarkkuutta todella tarvitset, ja voiko enkooderi säilyttää tämän tarkkuuden todellisessa työympäristössäsi?

Jos koneesi toimii puhdastilassa tai tarkkuusinstrumenttijärjestelmässä, optiset kooderit voivat olla sopivia. Jos koneesi toimii lähellä pölyä, öljyä, tärinää, kosteutta tai lämpötilan vaihteluita, magneettiset kooderit voivat tarjota vakaamman pitkän aikavälin{1}}suorituskyvyn.

Keskeinen ero 3: Pölyn, öljyn, kosteuden ja tärinän kesto

Tämä on yksi tärkeimmistä eroista teollisuusasiakkaiden kannalta.

Monet koneet eivät toimi täydellisissä laboratorio-olosuhteissa. He voivat kohdata:

• Metallipölyä
• Öljysumu
• Rasvaa
• Vesihöyry
• Ulkoilman kosteus
• Järkyttää
• Tärinä
• Lämpötilan muutokset

Näissä olosuhteissa magneettisilla koodereilla on yleensä vahvempi käytännön etu. Koska anturi lukee magneettikentän muutoksia, normaali pöly- tai öljylikaisuus ei estä signaalia samalla tavalla kuin se voi vaikuttaa optiseen kooderiin.

Optiset kooderit voivat silti toimia hyvin, kun ne on suojattu oikein, mutta kontaminaatio, tärinä ja tiivistysongelmat voivat lisätä signaalivirheiden tai epäonnistumisen riskiä. Jotkut enkooderin oppaat varoittavat erityisesti, että pöly, roskat, tärinä ja muut ympäristötekijät voivat vaikuttaa optisiin kooderilevyihin tai vaurioittaa niitä.

Laitevalmistajille tämä tarkoittaa, että magneettiset kooderit voivat auttaa vähentämään huoltopainetta ja parantamaan koneen käyttöaikaa vaikeissa olosuhteissa.

Keskeinen ero 4: Huolto ja{1}}pitkäaikainen luotettavuus

Huolto jää usein huomiotta enkooderia valittaessa, mutta sillä on paljon merkitystä todellisessa tuotannossa.

Jos optinen kooderi likaantuu, optinen polku saattaa olla puhdistettava. Jos se vaikuttaa levyyn, anturiin tai tiivistysjärjestelmään, koneessa saattaa esiintyä epävakaata palautetta, kohdistusvirheitä tai seisokkeja.

Magneettiset kooderit vaativat yleensä vähemmän huoltoa saastuneissa ympäristöissä. Pöly, öljy ja kosteus eivät todennäköisesti estä anturia lukemasta magneettikuviota. Tästä voi olla hyötyä koneille, joihin on vaikea päästä käsiksi, jotka on asennettu ulos tai joiden odotetaan toimivan pitkiä aikoja rajoitetulla huollolla.

OEM-valmistajille tämä on myös tärkeää, koska loppukäyttäjät välittävät koneen luotettavuudesta. Kestävämpi kooderi voi auttaa vähentämään-myynninjälkeisiä ongelmia ja parantamaan asiakkaiden luottamusta laitteeseesi.

Keskeinen ero 5: Kustannukset ja kokonaiskustannukset

Kun vertaat magneettisia ja optisia koodereita, älä vertaa vain yksikköhintaa.

Optinen kooderi voi olla kustannustehokas{0}}puhtaassa ja yksinkertaisessa sovelluksessa. Mutta jos ympäristösi on ankara, saatat tarvita ylimääräistä tiivistystä, erityissuojausta, huolellisempaa asennusta tai säännöllistä huoltoa. Nämä lisäkustannukset voivat nostaa kokonaiskustannuksia.

Magneettinen kooderi voi olla arvokkaampi, kun etusijalla on vakaa suorituskyky, pienempi huoltotarve ja pidempi käyttöikä vaikeissa olosuhteissa.

Teollisuusasiakkaille todelliset kustannukset sisältävät:

• Enkooderin ostohinta
• Asennuskustannukset
• Suojarakenteen hinta
• Ylläpitokustannukset
• Seisonta-ajan kustannukset
• Vaihtokulut
• -Myynnin jälkeisen palvelun hinta

Jos kooderivika pysäyttää koneen tai tuotantolinjan, seisokkikustannukset voivat olla paljon korkeammat kuin itse anturin hinta.
 

Mitkä sovellukset sopivat kullekin teknologialle?

Eri sovellukset asettavat erilaisia ​​vaatimuksia kooderin tarkkuudelle, kestävyydelle, tiiviydelle ja huollolle, joten oikea valinta riippuu työympäristöstäsi, koneen rakenteesta ja pitkän aikavälin luotettavuusvaatimuksista-.

Valitse magneettiset kooderit Milloin

Ympäristöille, kuten terästehtaaille, paperitehtaille ja puunjalostuslaitoksille, on usein ominaista jatkuva tärinä, lämpötilanvaihtelut, pöly ja voiteluaineet. Tällaisissa asetuksissa optiset enkooderijärjestelmät vaatisivat usein vaihtamista, kun taas magneettiset kooderit antavat luotettavasti paikan ja nopeuden takaisinkytkennän.
 

Mobiili- ja ulkoiluvälineet

Koneet, kuten maatalouskoneet, rakennusajoneuvot, nosturit ja tuuliturbiinit toimivat usein äärimmäisissä sääolosuhteissa, ja niiden on kestettävä altistumista mudalle, kosteudelle ja iskukuormille. Näissä sovelluksissa magneettisten kooderien tarjoamat IP67/IP68-suojausluokitukset ja tärinänkestävyys eivät ole vain valinnaisia ​​ominaisuuksia, vaan olennaisia, ei--neuvoteltavia vaatimuksia.
 

Auto- ja sähköajoneuvojen järjestelmät

Nykyään yli 35 % nykyaikaisista autosovelluksista sisältää magneettiset enkooderit sijainnin-tunnistustoimintoja varten. Sähköajoneuvojen (EV) alalla magneettiset kooderit ovat hallitsevassa asemassa apujärjestelmissä, ja niitä voidaan käyttää akunhallinnasta ja kaasuläpän asennon havaitsemisesta ohjauskulman mittaukseen ja moottorin kommutoinnin hallintaan (erityisesti järjestelmissä, joissa kestävyys on etusijalla absoluuttisen tarkkuuden edelle).
 

Robotiikka (niveltoimilaitteet)

Yhteistyörobotit ja teollisuusrobottikäsivarret hyötyvät merkittävästi magneettienkooderien kompaktista koosta ja korkeasta luotettavuudesta, mikä tekee niistä erityisen hyvin-soveltuvia niveltoimilaitesovelluksiin, jotka toimivat raskaassa kuormituksessa ja pienillä pyörimisnopeuksilla.

Hissi- ja LVI-järjestelmät

Koska näissä sovelluksissa tuotteiden pitkäikäisyydelle asetetaan äärimmäisen korkeat vaatimukset, joihin liittyy usein pölyisiä mekaanisia huoneympäristöjä ja tarve tarjota luotettavaa asennon palautetta laajalla lämpötila-alueella, magneettisista antureista on tullut suosituin valinta.

Ruoan ja juoman jalostus

Vaativissa ympäristöissä, jotka vaativat rutiininomaisia ​​korkeapainevesihuuhteluja ja puhdistuskemikaaleja, IP68-suojausluokan anturit ovat pakollisia. Magneettiset kooderit pystyvät täysin vastaamaan tällaisten toimintaympäristöjen asettamiin haasteisiin.
 

Optisia koodereita tulee käyttää seuraavissa tilanteissa

Optiset enkooderit ovat parempi valinta, kun sovelluksesi vaatii erittäin korkeaa resoluutiota, tarkkaa toistettavuutta ja vakaata toimintaa puhtaassa, hyvin{0}}suojatussa ympäristössä.

CNC-työstökoneet ja koneistuskeskukset

Tarkka ääriviivojen koneistus vaatii suurta resoluutiota ja suurta toistettavuutta. Lineaarisille ja pyöriville akseleille asennetut optiset anturit tarjoavat tarkkuustoleranssikoneistukseen tarvittavan paikannustarkkuuden edellyttäen, että työstökoneen suljettu ympäristö suojaa anturia riittävästi.

Puolijohteiden valmistus

Kiekkojen käsittely, litografiavaiheet ja tarkastusjärjestelmät vaativat kaikki alle{0}}mikronin paikannustarkkuuden. Vain optiset kooderit (ja tietyissä tapauksissa kapasitiiviset kooderit) voivat täyttää nämä vaatimukset.

Laserleikkaus- ja -tulostusjärjestelmät

Nopeat{0}}nopeat ja korkearesoluutioiset polunseurantaominaisuudet perustuvat optisten kooderien tarjoamaan palauteresoluutioon.

Lääketieteelliset kuvantamis- ja laboratoriolaitteet

Puhtaissa ja valvotuissa ympäristöissä CT-skannerit, MRI-pukkinosturit ja laboratorioautomaatiolaitteet voivat hyödyntää täysin optisten kooderien tarjoamia tarkkuusetuja. Näissä ympäristöissä epäpuhtauksien tunkeutuminen ei yleensä ole ongelma.

Servomoottorien palaute puhtaissa automaatioympäristöissä

Pakkauskoneet, elektroniset kokoonpanolaitteet ja lääkeautomaatiojärjestelmät näissä puhtaissa ympäristöissä, optisten kooderien tarjoama korkea resoluutio auttaa parantamaan sykliajan tarkkuutta ja lopputuotteen laatua.
 

Tarvitsetko apua oikean magneettisen kooderin valinnassa?

Oikean anturin valinta riippuu työympäristöstäsi, asennustilasta, tarkkuusvaatimuksista, signaalilähdöstä, liiketyypistä ja koneen rakenteesta.

Jos laitteesi toimii pölyisissä, kosteissa, öljyisissä, täristävissä tai ulkotiloissa, GME voi auttaa sinua arvioimaan sopivan magneettisen kooderiratkaisun. Voimme tukea magneettisia koodereita, magneettivaakoja, magneettirenkaita, anturien sovitusta ja räätälöityjä malleja teollisiin sovelluksiin.

Jaa sovelluksesi, asennuspiirustus, vaadittu tarkkuus, signaalilähtö ja työolot kanssamme. Tiimimme auttaa sinua suosittelemaan käytännöllistä magneettienkooderiratkaisua projektiisi.

Johtopäätös

Magneettisia ja optisia koodereita käytetään laajalti sijainnin, nopeuden ja liikkeen palautetta varten. Oikea valinta riippuu sovelluksestasi.

Optiset kooderit ovat hyvä valinta, kun laitteistosi toimii puhtaassa ympäristössä ja vaatii erittäin korkeaa resoluutiota. Magneettiset kooderit sopivat usein paremmin, kun koneesi altistuu pölylle, öljylle, kosteudelle, tärinälle, iskuille tai ulkona.

Teollisuuden laitevalmistajille luotettavuus on usein tärkeämpää kuin teoreettinen resoluutio. Magneettinen kooderi voi auttaa vähentämään ylläpitoa, parantamaan käytettävyyttä ja tarjoamaan vakaata palautetta haastavissa ympäristöissä.

Jos olet kehittämässä konetta tai automaatiojärjestelmää ankariin teollisuusolosuhteisiin, magneettienkooderit voivat tarjota käytännöllisemmän ja luotettavamman pitkäaikaisen{0}}ratkaisun.