Магнетни кодери против оптичких енкодера: кључне разлике

Избор између магнетног енкодера и оптичког енкодера је једна од најважнијих одлука у било ком пројекту контроле покрета, а инжењери греше чешће него што бисте очекивали. Изаберите погрешну технологију и гледате на преурањене кварове, скупе застоје или систем који једноставно не може да постигне своје циљеве тачности.

Овај водич упоређује магнетне енкодере и оптичке енкодере из практичне индустријске перспективе. Разумећете како функционишу, где најбоље раде и како да изаберете прави енкодер за вашу машину, систем аутоматизације или ОЕМ пројекат.

Зашто је избор енкодера важан за вашу машину

Енкодер није само мала компонента повратне спреге. Он говори вашем контролном систему позицију, брзину или смер кретања. Ако сигнал енкодера постане нестабилан, ваша машина може изгубити тачност позиционирања, генерисати грешке или чак неочекивано стати.

За произвођаче опреме, ово може постати већи проблем од самог енкодера. Лош избор енкодера може довести до:

• Више застоја машине
• Већи трошкови одржавања
• Нестабилна контрола кретања
• Грешке при позиционирању
• Краћи век трајања
• Још{0}}жалби након продаје

Шта је магнетни кодер?

A магнетни енкодердетектује ротациони или линеарни положај тако што осећа промене у магнетном пољу. Компоненте језгра су једноставне: трајни магнет (обично цилиндрични, причвршћен за ротирајућу осовину) и магнетни сензор, најчешће сензор са Холовим ефектом или магнеторезистивни (МР) елемент.

Како се осовина ротира, заједно са њом ротира и магнетно поље. Сензор непрекидно чита променљиву расподелу поља и претвара је у електрични сигнал који представља положај, брзину или правац.

Кључне структурне компоненте

• Трајни магнет (прикачен на врх осовине или уграђен у магнетни прстен)
• Холов елемент или анизотропни магнеторезистивни (АМР) / гигантски магнеторезистивни (ГМР) сензор
• ИЦ за обраду сигнала
• Излазни интерфејс

Пошто је сенсинг потпуно бесконтактан, без физичког додира између магнета и сензора, магнетни енкодери имају дуг животни век, посебно у окружењима где би прашина, уље или влага уништили оптички систем.

Шта је оптички енкодер?

Оптички енкодер детектује позицију помоћу светлости. Извор светлости (ЛЕД) сија кроз или се одбија од прецизно-угравираног кодног точка (који се назива и диск или кончаница) са провидним и непрозирним сегментима. Низ фотодетектора на другој страни чита светлосне импулсе док се диск ротира, претварајући шаблон за укључивање/искључивање у податке о положају.

Постоје две главне оптичке архитектуре:

Преносни (преко-снопа):ЛЕД светли кроз прорезе урезане у диск. Традиционални дизајн; одлична тачност.

Рефлектујуће:ЛЕД светло се одбија од рефлективног диска са узорком назад до сензора. Компактнији; све чешће у новијим дизајнима.

Кључне структурне компоненте

• ЛЕД извор светлости
• Точак за прецизно шифровање (стакло, метал или пластика)
• Низ фотодетектора
• Коло за кондиционирање сигнала
• Излазни интерфејс

Критично ограничење је очигледно из описа: оптичка путања мора остати јасна. Било која контаминација, кап уља, мрља прашине или кондензација могу деградирати или уништити интегритет сигнала.

Магнетни кодери наспрам оптичких енкодера: упоредно-по{1}}поређење

Кључна разлика 1: Принцип сензора

Прва велика разлика је како два енкодера детектују кретање.

Магнетни енкодер чита промене магнетног поља. Није потребна светлост да би прошла кроз чист диск или вагу. То га чини толерантнијим на контаминацију у стварним индустријским условима.

Оптички енкодер зависи од преноса или рефлексије светлости. Ако прашина, уље, прљавштина или вода блокирају оптички пут, сигнал може постати слаб или нетачан. Референце из индустрије често истичу да су оптички енкодери подложнији контаминацији јер се ослањају на оптички сензор-видео-.

За чисту опрему то обично није проблем. Али за машине које се користе у прашњавим, зауљеним, влажним или вибрирајућим окружењима, принцип сензора постаје веома важан.

Кључна разлика 2: тачност и резолуција

Оптички енкодери обично нуде већу резолуцију и прецизност. Ако ваша апликација захтева веома фино позиционирање у чистом окружењу, оптички енкодер би могао бити бољи избор.

Магнетни енкодери можда неће увек достићи највећу резолуцију од врхунских оптичких енкодера. Међутим, модерна технологија магнетног енкодера је значајно побољшана. За многе индустријске машине, магнетни енкодери могу да обезбеде довољну тачност док нуде бољу отпорност на животну средину.

Дакле, право питање није једноставно:

Који је кодер тачнији?

Боље питање је:

Колико вам је тачности заиста потребно и може ли кодер одржати ту тачност у вашем стварном радном окружењу?

Ако ваша машина ради у чистој просторији или у систему прецизних инструмената, оптички енкодери могу бити прикладни. Ако ваша машина ради у близини прашине, уља, вибрација, влаге или промена температуре, магнетни енкодери могу да пруже стабилније дугорочне-перформансе.

Кључна разлика 3: Отпорност на прашину, уље, влагу и вибрације

Ово је једна од најважнијих разлика за индустријске купце.

Многе машине не раде у савршеним лабораторијским условима. Они се могу суочити са:

• Метална прашина
• Уљна магла
• Маст
• Водена пара
• Спољна влажност
• Шок
• Вибрације
• Промене температуре

У овим условима, магнетни енкодери обично имају јачу практичну предност. Пошто сензор очитава промене магнетног поља, нормална контаминација прашином или уљем не блокира сигнал на исти начин као што може да утиче на оптички енкодер.

Оптички енкодери и даље могу добро да функционишу када су правилно заштићени, али проблеми са контаминацијом, вибрацијама и заптивање могу повећати ризик од грешака у сигналу или квара. Неки водичи за енкодере посебно упозоравају да на дискове оптичког енкодера могу утицати или оштетити прашина, крхотине, вибрације и други фактори околине.

За произвођаче опреме, то значи да магнетни енкодери могу помоћи у смањењу притиска одржавања и побољшању радног времена машине у тешким окружењима.

Кључна разлика 4: Одржавање и дуготрајна{1}}поузданост

Одржавање се често занемарује током избора енкодера, али је веома важно у стварној производњи.

Ако се оптички енкодер запрља, оптичка путања ће можда требати чишћење. Ако је оштећен диск, сензор или систем заптивке, машина може да доживи нестабилну повратну информацију, грешке у позиционирању или застоје.

Магнетни енкодери обично захтевају мање одржавања у контаминираном окружењу. Мања је вероватноћа да ће прашина, уље и влага спречити сензор да чита магнетни образац. Ово може бити корисно за машине којима је тешко приступити, које су инсталиране на отвореном или за које се очекује да ће дуго радити са ограниченим одржавањем.

За ОЕМ произвођаче, ово је такође важно јер је крајњим корисницима стало до поузданости машина. Робуснији енкодер може да помогне у смањењу-послепродајних проблема и побољша поверење клијената у вашу опрему.

Кључна разлика 5: Трошкови и укупни трошкови власништва

Када упоређујете магнетне енкодере и оптичке енкодере, не упоређујте само јединичну цену.

Оптички енкодер може бити{0}}исплатив у чистој и једноставној апликацији. Али ако је ваше окружење сурово, можда ће вам требати додатно заптивање, посебна заштита, пажљивија инсталација или редовно одржавање. Ови додатни трошкови могу повећати укупне трошкове власништва.

Магнетни енкодер може бити вреднији када су вам приоритет стабилне перформансе, мање одржавање и дужи радни век у тешким условима.

За индустријске купце, стварни трошак укључује:

• Цена куповине кодера
• Трошкови инсталације
• Цена заштитне структуре
• Трошкови одржавања
• Трошкови застоја
• Трошкови замене
• Трошкови услуге након{0}}

Ако квар енкодера заустави машину или производну линију, трошак застоја може бити много већи од цене самог сензора.
 

Које апликације одговарају свакој технологији?

Различите апликације постављају различите захтеве за тачност енкодера, издржљивост, заптивање и одржавање, тако да прави избор зависи од вашег радног окружења, структуре машине и дугорочних{0}} захтева за поузданошћу.

Изаберите Магнетски кодери Када

Окружење као што су челичане, фабрике папира и фабрике за прераду дрвета често карактеришу сталне вибрације, температурне флуктуације, прашина и мазива. У таквим подешавањима, овде би системи оптичких енкодера захтевали честу замену, док магнетни енкодери поуздано пружају повратну информацију о позицији и брзини.
 

Мобилна и спољна опрема

Машине као што су пољопривредна опрема, грађевинска возила, дизалице и ветротурбине често раде у екстремним временским условима и морају да издрже излагање блату, влази и ударним оптерећењима. За ове апликације, степен заштите ИП67/ИП68 и отпорност на вибрације које нуде магнетни енкодери нису само опционе карактеристике, већ и суштински захтеви о којима се не може преговарати-.
 

Системи за аутомобиле и електрична возила

Данас, преко 35% савремених апликација у аутомобилској индустрији укључује магнетне енкодере за функције{1}}осетљивања положаја. У сектору електричних возила (ЕВ), магнетни енкодери играју доминантну улогу у помоћним системима, са применама у распону од управљања батеријом и детекције положаја лептира за гас до мерења угла управљача и контроле комутације мотора (посебно у системима где је приоритет робустност над апсолутном прецизношћу).
 

Роботика (зглобни актуатори)

Колаборативни роботи и индустријске роботске руке имају значајну корист од фактора компактног облика и високе поузданости магнетних енкодера, што их чини посебно{0}}погодним за апликације заједничких актуатора које раде под великим оптерећењем и малим брзинама ротације.

Лифт и ХВАЦ системи

С обзиром на изузетно високе захтеве за дуговечност производа у овим применама, које често укључују прашњаво механичко окружење у просторији и потребу да се обезбеди поуздана повратна информација о положају у широком температурном опсегу, решења за магнетни енкодер су постала пожељан избор.

Прерада хране и пића

У захтевним окружењима која захтевају рутинско-испирање водом под високим притиском и чишћење хемикалијама за дезинфекцију, сензори са степеном заштите ИП68 су обавезни. Магнетни енкодери су у потпуности способни да одговоре на изазове које представља таква радна окружења.
 

Оптички кодери би требало да се користе у следећим ситуацијама

Оптички енкодери су бољи избор када ваша апликација захтева изузетно високу резолуцију, прецизну поновљивост и стабилан рад у чистом,{0}}добро заштићеном окружењу.

ЦНЦ алатне машине и обрадни центри

Прецизна контурна обрада захтева високу резолуцију и високу поновљивост. Оптички енкодери постављени на линеарне и ротационе осе обезбеђују тачност позиционирања неопходну за прецизну обраду толеранције, под условом да затворено окружење машине алатке адекватно штити енкодер.

Производња полупроводника

Руковање плочицама, фазе литографије и системи за инспекцију захтевају суб{0}}микронску тачност позиционирања. Само оптички енкодери (иу одређеним специфичним случајевима, капацитивни енкодери) могу испунити ове спецификације.

Системи за ласерско сечење и штампање

Могућности праћења путање велике{0}}брзине и високе{1}}резолуције се ослањају на резолуцију повратних информација коју пружају оптички кодери.

Медицинска слика и лабораторијски инструменти

У чистим и контролисаним окружењима, ЦТ скенери, МРИ порталне дизалице и опрема за аутоматизацију лабораторија могу у потпуности да искористе предности тачности које пружају оптички енкодери. У овим окружењима, продор загађивача генерално није проблем.

Повратне информације серво мотора у чистим окружењима аутоматизације

Машине за паковање, електронска опрема за склапање и фармацеутски системи аутоматизације у овим чистим окружењима, висока резолуција коју пружају оптички енкодери помаже у побољшању тачности времена циклуса и квалитета финалног производа.
 

Потребна вам је помоћ при одабиру правог магнетног кодера?

Избор правог енкодера зависи од вашег радног окружења, простора за инсталацију, захтева за прецизношћу, излазног сигнала, типа покрета и структуре машине.

Ако ваша опрема ради у прашњавим, влажним, зауљеним, вибрирајућим или спољашњим условима, ГМЕ вам може помоћи да процените одговарајуће решење за магнетни енкодер. Можемо да подржимо магнетне енкодере, магнетне ваге, магнетне прстенове, усклађивање сензора и прилагођене дизајне за индустријску примену.

Поделите са нама своју апликацију, инсталациони цртеж, потребну тачност, излаз сигнала и услове рада. Наш тим ће вам помоћи да препоручите практично решење за магнетни енкодер за ваш пројекат.

Закључак

И магнетни енкодери и оптички енкодери се широко користе за повратне информације о положају, брзини и кретању. Прави избор зависи од ваше апликације.

Оптички енкодери су добар избор када ваша опрема ради у чистом окружењу и захтева веома високу резолуцију. Магнетни енкодери су често прикладнији када је ваша машина изложена прашини, уљу, влази, вибрацијама, ударима или изложености на отвореном.

За произвођаче индустријске опреме, поузданост је често важнија од теоријске резолуције. Магнетни енкодер може помоћи у смањењу одржавања, побољшању радног времена и пружању стабилне повратне информације у изазовним окружењима.

Ако развијате машину или систем аутоматизације за тешке индустријске услове, магнетни енкодери могу да понуде практичније и поузданије дугорочно- решење.