Absolut oder inkremental, optisch oder magnetisch.

Linear-Encoder überwachen lineare Bewegungen und liefern Positionsrückmeldungen in Form von elektrischen Signalen. In servogetriebenen Systemen liefern lineare Encoder die genaue Position der Last, typischerweise zusätzlich zur Geschwindigkeits- und Richtungsrückmeldung, die vom Drehgeber des Motors bereitgestellt wird. Bei schrittgetriebenen Systemen, die normalerweise im Open-Loop-Modus ohne Positionsrückmeldung arbeiten, erhöht die Hinzufügung eines Linear-Encoders die Genauigkeit und Zuverlässigkeit des Positionierungssystems, ohne dass die Kosten und die Komplexität eines Servomotors anfallen.

Rückmeldung: Absolut oder inkrementell

Bei der Auswahl eines Linear-Encoders ist zunächst zu berücksichtigen, welche Art von Rückmeldung für die Anwendung benötigt wird – absolut oder inkremental. Absolutwertgeber weisen jeder Position einen eindeutigen digitalen Wert zu, sodass sie auch bei Stromausfall präzise Positionsinformationen aufrechterhalten können.

Inkrementalgeber erzeugen eine bestimmte Anzahl von Impulsen pro Wegeinheit und zählen diese Impulse, während sich die Last bewegt. Da es sich bei Inkrementalgebern lediglich um das Zählen von Impulsen handelt, verlieren sie ihren Positionsbezug, wenn die Stromversorgung unterbrochen wird. Um die tatsächliche Position der Last beim Hochfahren oder Neustarten zu ermitteln, ist eine Referenzfahrtsequenz erforderlich. Das bedeutet, dass sich der Sensor (und die Last) zu einer Referenzposition bewegen müssen und von dort aus beginnen kann, die Position der Last zu bestimmen. Beachten Sie, dass die Durchführung einer Referenzfahrtsequenz aus Zeit- und Produktivitätsgründen möglicherweise unerwünscht ist, auch wenn die tatsächliche Position der Last beim Starten oder Neustart nicht kritisch ist. Dies ist besonders wichtig bei Anwendungen mit langen Hüben und langsamen Geschwindigkeiten, wie z. B. Werkzeugmaschinen, bei denen die Referenzfahrt ein zeitaufwändiger Prozess sein kann.

Die Ausgabe für Absolut- und Inkrementalgeber unterscheidet sich und ist auch bei der Integration in das Steuerungsschema des Systems zu berücksichtigen. Absolute lineare Encoder erzeugen einen digitalen Ausgang oder ein „Wort“, das die tatsächliche Position der Einheit angibt. Die Auflösung eines Absolutwertgebers wird durch die Anzahl der Bits im Wort bestimmt.

Inkrementalgeber erzeugen einen Quadraturausgang mit zwei um 90 Grad phasenverschobenen Kanälen. (Der Zweikanalausgang ermöglicht die Überwachung von Position und Richtung. Wenn nur die Position benötigt wird, wird nur ein Kanal verwendet.) Einige Inkrementalgeber erzeugen einen dritten Kanal mit einem einzelnen Impuls, der als Index- oder Referenzposition für verwendet wird Referenzfahrt. Die Anzahl der Impulse pro Weg (Zoll oder Millimeter) bestimmt die Auflösung eines Inkrementalgebers. Die Auflösung kann jedoch verdoppelt werden, indem sowohl die Vorder- als auch die Rückflanke des Impulses von einem Kanal gezählt werden, oder sie kann vervierfacht werden, indem die Vorder- und Rückflanke der Impulse von beiden Kanälen gezählt wird.

Technologie: Optisch oder magnetisch

Nachdem die Entscheidung für inkrementelles oder absolutes Feedback gefallen ist, gilt es als nächstes zu überlegen, ob die Sensortechnologie optisch oder magnetisch sein soll. Während optische Encoder in der Vergangenheit die einzige Option für Auflösungen unter 5 Mikrometer waren, ermöglichen Verbesserungen in der magnetischen Maßstabstechnologie nun Auflösungen bis zu 1 Mikrometer.

Optische Encoder verwenden eine Lichtquelle und einen Fotodetektor zur Positionsbestimmung. Durch die Verwendung von Licht sind sie jedoch empfindlich gegenüber Schmutz und Ablagerungen, die das Signal stören können. Die Leistung optischer Encoder wird stark vom Spalt zwischen Sensor und Maßstab beeinflusst, der richtig eingestellt und eingehalten werden muss, um sicherzustellen, dass die Signalintegrität nicht beeinträchtigt wird. Das bedeutet, dass die Montage sorgfältig erfolgen muss und Stöße und Vibrationen vermieden werden sollten.

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

Obwohl lineare Encoder oft eine Zusatzkomponente zu einem System sind, überwiegen ihre Vorteile in vielen Fällen den zusätzlichen Arbeits- und Kostenaufwand. Beispielsweise kann bei Anwendungen mit Kugelumlaufspindelantrieb eine Spindel mit geringerer Genauigkeit gewählt werden, wenn ein linearer Encoder verwendet wird, da das Encoder-Feedback es der Steuerung ermöglicht, durch die Spindel verursachte Positionierungsfehler zu kompensieren.