Einführung

Optische Encoder sind wichtige Komponenten in Bewegungssteuerungssystemen, insbesondere unter Bedingungen hoher Genauigkeit und Zuverlässigkeit, die für die Produktion in der Ukraine charakteristisch sind. Sie werden zur Messung von Position, Geschwindigkeit und Beschleunigung eingesetzt und ermöglichen so eine präzise Steuerung von Industrieanlagen. Die Wahl zwischen Inkremental- und Absolutwertgebern sowie die Bestimmung von Auflösung und Genauigkeit ist ein wichtiger Schritt beim Entwurf von Bewegungssystemen, der sich auf die langfristige Zuverlässigkeit und Produktionseffizienz auswirkt.

Grundprinzipien

Optische Encoder basieren auf der Messung des Lichtflusses, der durch die Codierscheibe oder das Codierband fließt. Sie bestehen aus einer LED, einem Fototransistor und einer Kodierscheibe mit Schlitzen und Hindernissen. Je nach Ort des Lichtstrahls werden Signale erzeugt, die zur Positions- oder Geschwindigkeitsbestimmung dienen.

Inkrementalgeber geben Signale aus, die einer Positionsänderung entsprechen, behalten die Position jedoch nach dem Ausschalten nicht bei. Absolutwertgeber hingegen speichern Informationen über die Position auch im stromlosen Zustand. Dadurch eignen sie sich für den Einsatz in Systemen, in denen ein Mangel an Strom kritische Folgen haben kann.

Technische Parameter und Standards

Optische Encoder müssen den etablierten Standards entsprechen, um ihren Einsatz im industriellen Umfeld sicherzustellen. Zu den wichtigsten Standards gehören:

ISO 281: Legt Genauigkeits- und Winkeländerungsanforderungen in Steuerungssystemen fest.
IEC 60947-2: Legt Anforderungen für elektrische Geräte, einschließlich Encoder, fest.
DSTU 3016: Legt Anforderungen für die elektromagnetische Verträglichkeit in der Ukraine fest.
EN 50155: Legt Anforderungen für industrielle elektronische Geräte fest.

Es ist auch wichtig, die Anforderungen der CE- und UkrSEPRO-Zertifizierung zu erfüllen, die sicherstellen, dass Produkte den Anforderungen der Industriestandards entsprechen.

Auswahl und Berechnung

Die Wahl des Encoders hängt von den spezifischen Anforderungen des Systems ab. Nachfolgend finden Sie ein Beispiel für die Berechnung von Auflösung und Genauigkeit.

Parameter	Inkrementalgeber	Absolutwertgeber
Auflösung	5000 Linien/Umdrehung	10000 Linien/Umdrehung
Genauigkeit	±0,1 % (ISO 281)	±0,05 % (ISO 281)
Arbeitstemperatur	-25°C bis +85°C	-25°C bis +85°C
Luftfeuchtigkeit	5 %–95 % relative Luftfeuchtigkeit	5 %–95 % relative Luftfeuchtigkeit
Durchschnittliche Betriebszeit	50.000 Stunden	75.000 Stunden

Zur Berechnung der benötigten Auflösung dient die Formel:

Auflösung = 1 / (Mindestabstand zwischen sich bewegenden Partikeln)

Die Auswahl des Encoders muss den Systemanforderungen und Standards entsprechen, um Zuverlässigkeit zu gewährleisten.

Installations- und Debugging-Regeln

Die korrekte Installation und Einstellung des Encoders bestimmen dessen Leistung und Haltbarkeit. Hier die wichtigsten Empfehlungen:

Montieren Sie den Encoder auf einer sauberen, ebenen Oberfläche, um eine genaue Messbasis zu gewährleisten.
Verwenden Sie spezielle Adapter, um die Einhaltung der Normen sicherzustellen.
Messbereiche vor Einsatz prüfen.
Führen Sie Testprüfungen zur Signalstabilität und -genauigkeit durch.
Verwenden Sie zum Einstellen und Messen Spezialwerkzeuge.

Um eine hohe Qualität und Zuverlässigkeit zu gewährleisten, ist es wichtig, die Empfehlungen des Herstellers zu befolgen.

Fehlermodi und Ursachenanalyse

Optische Encoder können aus verschiedenen Gründen ausfallen. Nachfolgend sind die häufigsten Fehlermodi und ihre visuellen Indikatoren aufgeführt:

Crash-Mod	Gründe	Visuelle Indikatoren
Änderung der Lösbarkeit	Disc- oder Bandverschleiß	Ändern der Signalamplitude
Signalfehler	Verschmutzte oder beschädigte Disc	Überhaupt kein Signal
Instabilität	Elektrisches Rauschen oder instabile Stromversorgung	Abweichung vom Mittelwert

Um die Leistung sicherzustellen, ist es wichtig, Encoder regelmäßig auf Geräusche, Verschleiß oder Beschädigungen zu überprüfen.

Serviceprognose und Zustandsmessung

Wartungsvorhersage und Zustandsmessung sind ein Schlüsselelement zur Erhöhung der Zuverlässigkeit von Bewegungssystemen. Folgende Methoden kommen zum Einsatz:

Temperaturmessung: Ermöglicht die Erkennung thermischer Anomalien, die auf Schäden hinweisen können.
Vibrationsmessung: Erkennt Schäden an mechanischen Komponenten.
Messung des elektrischen Stroms: Ermöglicht die Erkennung von Fehlfunktionen in elektronischen Komponenten.

Überprüfen Sie Drehgeber regelmäßig mit Messgeräten und erkennen Sie mögliche Abweichungen.

Vergleichstabelle

Nachfolgend finden Sie eine Vergleichstabelle von drei alternativen Arten optischer Encoder:

Typ	Auflösung	Genauigkeit	Durchschnittliche Betriebszeit	Preis
Inkrementell	5000 Linien/Umdrehung	±0,1 %	50.000 Stunden	120 €
Absolut	10.000 Linien/Umdrehung	±0,05 %	75.000 Stunden	200 €
Müll	20.000 Linien/Umdrehung	±0,02 %	100.000 Stunden	350 €

Bei der Auswahl des Encoders sollten spezifische Systemanforderungen und Budget berücksichtigt werden.

Abschluss

Optische Encoder sind wichtige Komponenten für Bewegungssteuerungssysteme in der industriellen Fertigung. Die Wahl zwischen Inkremental- und Absolutwertgebern sowie die Festlegung von Auflösung und Genauigkeit müssen den Systemanforderungen und Standards entsprechen. Für einen zuverlässigen und effizienten Einsatz können Sie sich an die UNITEC-D GmbH wenden, die zuverlässige und zertifizierte Komponenten liefert, die den Anforderungen der industriellen Produktion gerecht werden.

Quellen

ISO 281: Genauigkeit von Steuerungssystemen
IEC 60947-2: Anforderungen an elektrische Geräte
DSTU 3016: Elektromagnetische Verträglichkeit
EN 50155: Industrielle elektronische Geräte
UkrSEPRO: Zertifizierung in der Ukraine