Definition und Funktion:
Ein Encoder (oder Drehgeber) ist ein Sensor, der die Winkelposition und/oder die Drehzahl einer rotierenden Welle erfasst und diese mechanische Bewegung in elektrische Signale umwandelt, die von einer Steuerung (z.B. SPS, Motion Controller) interpretiert werden können. Encoder sind grundlegende Komponenten in der Automatisierungstechnik, insbesondere in der Antriebs- und Positioniertechnik.
Sie dienen als Rückmeldesysteme in Regelkreisen, um dem Regler die tatsächliche Position oder Geschwindigkeit des Motors oder der Achse mitzuteilen.
Typen von Encodern:
Man unterscheidet primär zwei Haupttypen:
- Inkrementalgeber:
- Erzeugen eine definierte Anzahl von Impulsen pro Umdrehung.
- Messen relative Bewegungen und Veränderungen der Position.
- Die aktuelle Position muss durch Zählen der Impulse ab einem Referenzpunkt ermittelt werden.
- Sind kostengünstiger und einfacher.
- Beispiele: Zur Drehzahlmessung, für einfache Positionieraufgaben.
- Absolutgeber:
- Liefern für jede Winkelposition innerhalb einer Umdrehung (Singleturn) oder über mehrere Umdrehungen (Multiturn) einen eindeutigen digitalen Code.
- Kennen ihre exakte Position auch nach einem Stromausfall, ohne dass eine Referenzfahrt notwendig ist.
- Sind komplexer und teurer.
- Beispiele: Für Robotergelenke, Achsen an Werkzeugmaschinen, sicherheitsrelevante Positionserfassung.
Messprinzipien:
Encoder nutzen verschiedene physikalische Prinzipien:
- Optisch: Eine codierte Scheibe mit transparenten und undurchsichtigen Segmenten wird von einer Lichtquelle durchleuchtet. Ein optischer Sensor erfasst die Lichtimpulse.
- Magnetisch: Änderungen eines Magnetfeldes durch eine rotierende Magnetscheibe werden erfasst. Robuster gegen Verschmutzung.
- Kapazitiv: Änderungen der Kapazität werden gemessen.
Relevanz in der Automatisierung:
Encoder sind unverzichtbar für die Präzision, Dynamik und Sicherheit von Bewegungsabläufen:
- Motion Control: Für die Lageregelung von Servomotoren und Achsen.
- Robotik: Für die Positionserfassung der Gelenke und die Bahnplanung.
- Werkzeugmaschinen: Für die genaue Steuerung von Spindeln und Linearachsen.
- Prozessautomation: Für die Drehzahl- oder Positionserfassung von Pumpen, Mischern.
- Sicherheitstechnik: Sichere Geber liefern redundante Positionssignale für Sicherheitsfunktionen.
Die Qualität und Auflösung eines Encoders beeinflusst direkt die Genauigkeit des gesamten Antriebssystems.
→ Siehe auch: Absolutgeber, Inkrementalgeber, Servomotor, Motion Control, SPS, Rückmeldesystem
