При виборі датчика інженери та закупівельники стикаються з першим і найважливішим питанням: обрати інкрементальний чи абсолютний енкодер?

У цій статті ми детально розберемо принцип роботи обох типів, порівняємо їхні характеристики та розглянемо рішення від італійського бренду Lika Electronic — одного з світових лідерів у виробництві датчиків позиціонування.

1. Інкрементальні енкодери: принцип роботи та особливості

Інкрементальний енкодер вимірює кутове переміщення відносно деякої початкової точки шляхом генерування імпульсів під час обертання вала.

Як це працює?

При обертанні вала датчик генерує послідовність прямокутних сигналів (канали A і B), які зміщені один відносно одного на 90° (фазовий зсув). Це дозволяє контролеру (ПЛК) визначити не лише швидкість, а й напрямок обертання. Більшість датчиків також мають канал нульової позначки (Z або Index), який видає один імпульс на повний оберт для прив'язки до базової точки (Home position).

Переваги:

• Простота конструкції та висока надійність.

• Низька вартість порівняно з абсолютними аналогами.

• Висока частота опитування, що робить їх ідеальними для вимірювання швидкості обертання (наприклад, для частотних перетворювачів).

Недоліки:

• Втрата позиції при вимкненні живлення. При повторному ввімкненні обладнання вимагає «пошуку нуля» (процедури калібрування).

• Чутливість до перешкод. Перешкоди в кабелі можуть призвести до втрати або зчитування «помилкових» імпульсів, що спотворює реальні дані.

Популярні серії Lika Electronic:

Серії I58, C50, I40/I41 — універсальні оптичні та магнітні інкрементальні енкодери для монтажу на двигуни, конвеєри та пакувальні лінії.

2. Абсолютні енкодери: абсолютна точність без втрати даних

Абсолютний енкодер видає унікальний цифровий код для кожного кутового положення вала. Це означає, що датчик знає свою точну координату завжди, навіть одразу після ввімкнення живлення чи аварійної зупинки.

Абсолютні датчики поділяються на два типи:

1. Однооборотні (Single-turn): кодують положення вала в межах одного оберту (360°). При переході через 0° відлік починається знову.

2. Багатооборотні (Multi-turn): фіксують як кут всередині одного оберту, так і загальну кількість повних обертів вала.

Переваги:

• Збереження позиції без живлення. Не потрібно проводити виснажливі процедури пошуку нуля.

• Стійкість до електромагнітних перешкод. Дані передаються цифровими протоколами з перевіркою цілісності.

• Підтримка промислових мереж (Fieldbus та Industrial Ethernet).

Недоліки:

• Вища ціна за рахунок складнішої електроніки та оптичних/магнітних дисків.

Інновація Lika Electronic:

Сучасні багатооборотні абсолютні енкодери Lika (наприклад, серія AM58) використовують енергонезалежну технологію (Energy Harvesting / Wiegand effect). Вони підраховують оберти без використання акумуляторів та батарейок, що усуває потребу в їх періодичній заміні.

3. Детальний порівняльний аналіз

4. Який енкодер обрати під ваше завдання?

Обирайте інкрементальний енкодер, якщо:

• Головне завдання — вимірювання швидкості обертання або частоти (наприклад, зворотний зв'язок для частотного перетворювача двигуна).

• Обладнання працює безперервно в одному напрямку (конвеєри, насоси, вентилятори).

• Процедура повернення в «нуль» перед початком роботи не є критичною за часом.

• Обмежений бюджет проєкту.

Обирайте абсолютний енкодер, якщо:

• Потрібно забезпечити високу точність позиціонування (робототехніка, верстати з ЧПК, підйомно-транспортні механізми, поворотно-ділильні столи).

• Раптова зупинка або збій живлення не повинні призводити до втрати позиції (ризик пошкодження інструменту або деталі).

• Дані потрібно передавати на велику відстань по промисловій мережі (Profinet, EtherCAT, Modbus).

• Використовуються безпечні системи автоматизації (Safety systems).