Мы попросили некоторых ведущих производителей энкодеров рассказать нам, как меняются конструкции энкодеров и какие отрасли промышленности и области применения стимулируют эти изменения. Вот что сказали эти производители.

Скотт Орлоски, Менеджер по инжинирингу, BEI Industrial энкодеры:Производители энкодеров стандартизировали общий набор выходных драйверов, которые являются более надежными, электрически защищенными и обладают более высокими возможностями привода, чем в прошлом. Кроме того, в области подключения энкодеры все чаще подключаются к шинам — либо существующим полевым шинам, либо новым шинам на базе Ethernet.

Боб отступает, Старший директор по специальным продуктам, Heidenhain: Многие производители средств автоматизации, которые в прошлом использовали решения с инкрементным энкодером, перешли на абсолютные энкодеры во всех линейках продуктов. В некоторых случаях это происходило по причинам, которые не сразу очевидны. Например, конвейерная система может использовать, а может и не использовать обратную связь по абсолютному положению. Однако двигатель, использующий инкрементальный энкодер с коммутацией, может иметь от 14 до 16 проводов в соединительном кабеле. Когда протяженность кабельных трасс может составлять сотни футов, стоимость меди может быть значительной.

Напротив, абсолютный энкодер предоставит гораздо больше информации системе управления, используя всего четыре-шесть проводов по последовательной шине. Более высокая стоимость энкодера в подобных случаях может быть компенсирована упрощенным соединением и более низкой стоимостью кабеля. Существует старая поговорка, что самой ненадежной частью электрической цепи является механическая часть, и это правда, что эти более простые разъемы с меньшим количеством контактов также будут обладать более высокой надежностью.

Джон Мешко, Технический директор, компания по производству энкодеров.: Одной из постоянных тенденций является повышение разрешения и точности для оптических, магнитных и других технологий. Движущей силой этой тенденции является потребность в более плавном и точном управлении двигателями. Производители энкодеров обычно добиваются более высокого разрешения с помощью методов интерполяции. Чтобы снизить затраты и максимизировать производительность, они внедряют интерполяцию в сам ASIC или интеллектуальный датчик. Еще одной областью разработок являются программируемые энкодеры, которые используют интеллектуальные датчики и микроконтроллеры для обеспечения большей гибкости благодаря программируемому разрешению, формам сигналов и выходным сигналам.

Кристиан упал, Вице-президент, Posital-Fraba: Наблюдается растущая тенденция к использованию встроенных микропроцессоров и усовершенствованных алгоритмов обработки сигналов для повышения надежности, чтобы электронные компоненты выполняли задачи, с которыми ранее справлялись электромеханические компоненты.

Например, традиционные абсолютные оптические энкодеры имеют стеклянный или пластиковый кодовый диск, источник света и фотодатчики. Кодовые диски, соединенные вместе в виде зубчатой передачи, выполняют многооборотные измерения. Эти устройства точны и отзывчивы, но механически сложны и уязвимы к повреждениям в суровых условиях. Напротив, некоторые магнитные энкодеры имеют постоянный магнит, установленный на вращающемся валу, и набор датчиков на эффекте Холла. Здесь программное обеспечение для обработки сигналов, работающее на быстродействующем 32-разрядном микропроцессоре, выполняет измерения вращения с точностью и динамическим откликом большинства оптических энкодеров, но с меньшим количеством движущихся частей. Микропроцессорные приборы также позволяют инженерам изменять характеристики измерений с помощью программного обеспечения — таким образом, инженеры могут обновлять разрешение (количество шагов за оборот), местоположение нулевой точки и направление измерения без внесения каких—либо механических изменений.

Джефф Смут, Вице-президент по управлению движением, CUI Inc.: Одним из ключевых технологических достижений стало появление интеллектуальных функций в поворотном энкодере. Энкодеры стали гораздо более универсальными с появлением возможностей диагностики и программирования, которые могут ускорить вывод на рынок, сократить накладные расходы и время простоя оборудования в полевых условиях.

Скотт Орлоски, Менеджер по инжинирингу, BEI Industrial энкодеры:Множество отраслей промышленности используют энкодеры, и всем им требуются некоторые атрибуты, которые могут быть уникальными для их приложений. Однако, вообще говоря, более высокий уровень герметизации и работа при более высоких температурах являются общими целями в целом ряде отраслей промышленности.

Боб отступает, Старший директор по специальным продуктам, Heidenhain: Применение более мощных систем автоматизации позволило усовершенствовать существующие и создать совершенно новые приложения. Например, некоторые шаговые двигатели (долгое время используемые в недорогих системах автоматизации с разомкнутым контуром) теперь оснащены инкрементными энкодерами с усовершенствованной управляющей электроникой для поддержки приложений, где традиционные сервоуправления желательны, но недоступны по цене. В некоторых случаях, например, при дозировании, высокий крутящий момент шагового двигателя с замкнутым контуром управления даже превышает производительность традиционной сервосистемы.

Достижения в области технологии энкодеров не всегда соответствуют этой сегментации «ценность-производительность». Опять же, уменьшение количества проводов в кабеле зависит от стоимости и кажется такой тривиальной вещью, но это заставило производителей изобрести новые формы мультиплексирования данных для передачи той же или большей информации по меньшему количеству проводов. Объединение линий передачи данных с кабелем питания двигателя — еще одно недавнее изменение, исключающее использование целого кабеля, но вынуждающее производителей сделать протокол связи устойчивым к электромагнитным излучениям и помехам.

Автоматизация также стимулирует применение робототехники. Здесь как линейные, так и поворотные абсолютные энкодеры отслеживают оси, требующие обратной связи по положению. Эта отрасль склонялась к использованию распознавателей для обратной связи по местоположению, но ситуация может измениться. Кроме того, техническое обслуживание и повышенное взаимодействие с людьми во время эксплуатации требуют наличия абсолютных энкодеров, сертифицированных на функциональную безопасность. Такая сертификация требует строгой методологии проектирования, и может оказаться сложной задачей обеспечить решения по обеспечению безопасности без увеличения стоимости системы.

Кристиан упал, Вице-президент, Posital-Fraba: Передовые системы управления движением все чаще внедряются в таких областях, как строительная техника, военные транспортные средства, морское оборудование и системы альтернативной энергетики. Независимо от того, мотивированы ли эти отрасли безопасностью или эффективностью, общим для них является то, что они требуют надежной работы в условиях, которые могут быть грязными, влажными и очень жаркими или холодными. Удары и вибрация также являются серьезными проблемами. Новое поколение энкодеров (и других датчиков движения), использующих твердотельную электронику, а не сложные механические системы, было разработано в значительной степени для удовлетворения потребностей этих областей.

Очевидно, что Закон Мура выгоден как пользователям, так и производителям энкодеров. По мере того как микропроцессоры и ASIC становятся более мощными, компактными и энергоэффективными, это открывает возможности для дальнейшего обновления функциональности в более компактных и жестких корпусах.

Джефф Смут, Вице-президент по управлению движением, CUI Inc.: В последние годы индустрия робототехники и автоматизации стремительно развивалась. Поворотные энкодеры в этих приложениях должны предоставлять информацию, жизненно важную для работы системы. Из-за этого эти приложения заставляют энкодеры работать быстрее, точнее, интеллектуальнее, прецизионнее и эффективнее.

Джон Мешко, Технический директор, компания по производству энкодеров.: В последние годы магнитные энкодеры получили широкое применение в относительно крупных отраслях промышленности, таких как автомобилестроение, бытовая техника и оборудование для фитнеса. Такое массовое использование помогло профинансировать разработку недорогих магнитных датчиков с повышенной точностью и разрешением, которые также могут удовлетворить потребности некоторых промышленных рынков. Таким образом, технологии магнитного зондирования конца вала для потребительских и автомобильных применений в настоящее время переходят к промышленным применениям меньшего объема, таким как автоматизированные транспортные средства и подъемно-портальные системы.

Скотт Орлоски, Менеджер по инжинирингу, BEI Industrial энкодеры:Эволюция потребительского рынка в сторону увеличения числа онлайн-покупок переносится на рынок B2B. Несмотря на то, что энкодеры всегда были в некоторой степени настраиваемыми, что не так хорошо подходит для каналов потребительского типа, некоторые ограниченные конфигурации набирают популярность в Интернете.

Джефф Смут, Вице-президент по управлению движением, CUI Inc.: По мере расширения числа и вариативности применений энкодеров предложения энкодеров становились все более разнообразными. Это вынудило дистрибьюторские сети закупать все большее число SKU или иметь дело с более длительными сроками поставки конкретных энкодеров. Это, в свою очередь, побудило некоторых производителей создавать настраиваемые энкодеры, которые являются более универсальными.

Джон Мешко, Технический директор, компания по производству энкодеров.: Глобальные поставки оборудования и средств управления вынудили производителей энкодеров поддерживать множество электрических стандартов, механических интерфейсов, уровней напряжения, кабелей, разъемов и многого другого. Таким образом, они должны предлагать продукты, которые являются достаточно гибкими, чтобы быть обратно совместимыми с установленной базой. Эта гибкость проявляется в виде энкодеров с программируемым разрешением, напряжением, формами сигналов и многим другим.