Absolut oder inkrementell, optisch oder magnetisch.

Lineare Encoder überwachen lineare Bewegungen und liefern Positionsrückmeldungen in Form elektrischer Signale. In servogesteuerten Systemen liefern sie die präzise Position der Last, typischerweise zusätzlich zu den vom Drehgeber des Motors bereitgestellten Drehzahl- und Richtungsrückmeldungen. Bei Schrittmotorsystemen, die üblicherweise im offenen Regelkreis ohne Positionsrückmeldung arbeiten, erhöht der Einsatz eines linearen Encoders die Genauigkeit und Zuverlässigkeit des Positioniersystems, ohne die Kosten und Komplexität eines Servomotors.

Feedback: Absolut oder inkrementell

Bei der Auswahl eines Linear-Encoders ist zunächst zu klären, welche Art von Rückmeldung für die jeweilige Anwendung benötigt wird – absolut oder inkrementell. Absolute Encoder ordnen jeder Position einen eindeutigen digitalen Wert zu, wodurch sie auch bei Stromausfall präzise Positionsinformationen liefern.

Inkrementalgeber erzeugen pro Hubeinheit eine bestimmte Anzahl von Impulsen und zählen diese, während sich die Last bewegt. Da sie lediglich Impulse zählen, verlieren Inkrementalgeber ihre Positionsreferenz bei einer Unterbrechung der Stromversorgung. Um die tatsächliche Position der Last beim Anfahren oder Wiederanfahren zu ermitteln, ist eine Referenzfahrt erforderlich. Dabei muss der Sensor (und die Last) eine Referenzposition anfahren, um anschließend die Position der Last zu bestimmen. Selbst wenn die tatsächliche Position der Last beim Anfahren oder Wiederanfahren nicht kritisch ist, kann eine Referenzfahrt aus Zeit- und Produktivitätsgründen unerwünscht sein. Dies ist besonders wichtig bei Anwendungen mit langen Hüben und niedrigen Drehzahlen, wie z. B. Werkzeugmaschinen, wo die Referenzfahrt ein zeitaufwändiger Prozess sein kann.

Die Ausgabe von Absolut- und Inkrementalgebern unterscheidet sich und muss bei der Integration in das Steuerungssystem berücksichtigt werden. Absolute Lineargeber erzeugen ein digitales Ausgangssignal, ein sogenanntes „Wort“, das die tatsächliche Position des Gebers angibt. Die Auflösung eines Absolutgebers wird durch die Anzahl der Bits im Wort bestimmt.

Inkrementalgeber erzeugen ein Quadratur-Ausgangssignal mit zwei Kanälen, die um 90 Grad phasenverschoben sind. (Das Zweikanal-Ausgangssignal ermöglicht die Überwachung von Position und Richtung. Wird nur die Position benötigt, genügt ein Kanal.) Einige Inkrementalgeber erzeugen einen dritten Kanal mit einem einzelnen Impuls, der als Index oder Referenzposition für die Referenzfahrt dient. Die Anzahl der Impulse pro Distanz (Zoll oder Millimeter) bestimmt die Auflösung eines Inkrementalgebers. Die Auflösung lässt sich verdoppeln, indem man die Vorder- und Hinterflanke des Impulses eines Kanals zählt, oder vervierfachen, indem man die Vorder- und Hinterflanke beider Kanäle zählt.

Technologie: Optisch oder magnetisch

Sobald die Entscheidung für inkrementelles oder absolutes Feedback gefallen ist, muss als nächstes überlegt werden, ob die Sensortechnologie optisch oder magnetisch sein soll. Während optische Encoder bisher die einzige Option für Auflösungen unter 5 Mikrometern waren, ermöglichen Verbesserungen in der magnetischen Messtechnik nun Auflösungen bis hinunter zu 1 Mikrometer.

Optische Encoder nutzen eine Lichtquelle und einen Fotodetektor zur Positionsbestimmung. Durch die Verwendung von Licht reagieren sie jedoch empfindlich auf Schmutz und Ablagerungen, die das Signal stören können. Die Leistung optischer Encoder hängt maßgeblich vom Abstand zwischen Sensor und Skala ab. Dieser muss korrekt eingestellt und regelmäßig überprüft werden, um eine einwandfreie Signalqualität zu gewährleisten. Daher ist eine sorgfältige Montage unerlässlich, und Stöße sowie Vibrationen sollten vermieden werden.

Magnetische Encoder nutzen einen magnetischen Lesekopf und eine magnetische Skala zur Positionsbestimmung. Im Gegensatz zu optischen Encodern sind sie weitgehend unempfindlich gegenüber Schmutz, Ablagerungen und Flüssigkeiten. Auch Stöße und Vibrationen beeinträchtigen sie weniger. Allerdings reagieren sie empfindlich auf magnetische Materialien wie Stahl oder Eisen, da diese das Magnetfeld stören können.

Obwohl Linear-Encoder häufig als Zusatzkomponente in ein System integriert werden, überwiegen in vielen Fällen ihre Vorteile den zusätzlichen Aufwand und die höheren Kosten. Beispielsweise kann bei Anwendungen mit Kugelgewindetrieben eine Spindel mit geringerer Genauigkeit gewählt werden, wenn ein Linear-Encoder eingesetzt wird, da die Rückmeldung des Encoders es dem Regler ermöglicht, die durch die Spindel verursachten Positionierfehler zu kompensieren.