Magnetni kodirniki proti optičnim kodirnikom: ključne razlike

Izbira med magnetnim in optičnim kodirnikom je ena najbolj pomembnih odločitev v katerem koli projektu nadzora gibanja in pri njej se inženirji zmotijo ​​pogosteje, kot bi pričakovali. Če izberete napačno tehnologijo, boste priča prezgodnjim okvaram, dragim izpadom ali sistemu, ki preprosto ne more doseči svojih ciljev glede natančnosti.

Ta vodnik primerja magnetne in optične dajalnike s praktičnega industrijskega vidika. Razumeli boste, kako delujejo, kje se najbolje obnesejo in kako izbrati pravi kodirnik za vaš stroj, avtomatizacijski sistem ali projekt OEM.

Zakaj je izbira kodirnika pomembna za vaš stroj

Kodirnik ni le majhna povratna komponenta. Vašemu nadzornemu sistemu sporoči položaj, hitrost ali smer gibanja. Če signal kodirnika postane nestabilen, lahko vaša naprava izgubi natančnost pozicioniranja, povzroči napake ali se celo nepričakovano ustavi.

Za proizvajalce opreme lahko to postane večji problem kot kodirnik sam. Slaba izbira kodirnika lahko povzroči:

• Več izpadov stroja
• Višji stroški vzdrževanja
• Nestabilen nadzor gibanja
• Napake pri pozicioniranju
• Krajša življenjska doba
• Več po{0}}poprodajnih pritožb

Kaj je magnetni kodirnik?

A magnetni kodirnikzazna rotacijski ali linearni položaj z zaznavanjem sprememb v magnetnem polju. Osnovne komponente so preproste: trajni magnet (običajno valjast, pritrjen na vrtečo se gred) in magnetni senzor, najpogosteje senzor Hallovega učinka ali magnetorezistivni (MR) element.

Ko se gred vrti, se z njo vrti tudi magnetno polje. Senzor nenehno bere spreminjajočo se porazdelitev polja in jo pretvori v električni signal, ki predstavlja položaj, hitrost ali smer.

Ključne strukturne komponente

• Trajni magnet (pritrjen na konico gredi ali vdelan v magnetni obroč)
• Hallov element ali anizotropni magnetorezistivni (AMR)/velikanski magnetorezistivni (GMR) senzor
• IC za obdelavo signalov
• Izhodni vmesnik

Ker je zaznavanje povsem brezkontaktno, brez fizičnega dotika med magnetom in senzorjem, imajo magnetni kodirniki dolgo življenjsko dobo, zlasti v okoljih, kjer bi prah, olje ali vlaga uničili optični sistem.

Kaj je optični kodirnik?

Optični kodirnik zazna položaj s pomočjo svetlobe. Vir svetlobe (LED) sveti skozi natančno-vgravirano kodno kolo (imenovano tudi disk ali namerilni križ) s prozornimi in neprozornimi segmenti ali se odbija od njega. Niz fotodetektorjev na drugi strani bere svetlobne impulze med vrtenjem diska in pretvarja vzorec vklopa/izklopa v podatke o položaju.

Obstajata dve glavni optični arhitekturi:

Oddajni (skozi-žarek):LED sveti skozi reže, vgravirane v disk. Tradicionalni dizajn; odlična natančnost.

Odsevni:LED svetloba se odbija od vzorčastega odsevnega diska nazaj na senzor. Bolj kompakten; vse pogostejši v novejših oblikah.

Ključne strukturne komponente

• LED vir svetlobe
• Natančno kodno kolo (steklo, kovina ali plastika)
• Niz fotodetektorjev
• Vezje za kondicioniranje signala
• Izhodni vmesnik

Kritična omejitev je očitna iz opisa: optična pot mora ostati prosta. Kakršna koli kontaminacija, kapljica olja, delček prahu ali kondenzacija lahko poslabšajo ali uničijo celovitost signala.

Magnetni kodirniki proti optičnim kodirnikom: primerjava-ob-vzporedni

Ključna razlika 1: Načelo zaznavanja

Prva večja razlika je, kako oba kodirnika zaznavata gibanje.

Magnetni kodirnik bere spremembe magnetnega polja. Ne potrebuje svetlobe, da preide skozi čist disk ali lestvico. Zaradi tega je bolj toleranten na kontaminacijo v resničnih industrijskih pogojih.

Optični kodirnik je odvisen od prepustnosti ali odboja svetlobe. Če prah, olje, umazanija ali voda blokirajo optično pot, lahko signal postane šibak ali napačen. Reference v panogi pogosto poudarjajo, da so optični kodirniki bolj občutljivi na kontaminacijo, ker se zanašajo na--vidno optično zaznavanje.

Za čisto opremo to običajno ni problem. Toda za stroje, ki se uporabljajo v prašnem, mastnem, mokrem ali vibrirajočem okolju, postane načelo zaznavanja zelo pomembno.

Ključna razlika 2: Natančnost in ločljivost

Optični kodirniki običajno ponujajo višjo ločljivost in natančnost. Če vaša aplikacija zahteva zelo natančno pozicioniranje v čistem okolju, je morda boljša izbira optični kodirnik.

Magnetni kodirniki morda ne bodo vedno dosegli najvišje ločljivosti vrhunskih optičnih kodirnikov. Vendar se je sodobna tehnologija magnetnega kodirnika znatno izboljšala. Za številne industrijske stroje lahko magnetni dajalniki zagotovijo dovolj natančnosti, hkrati pa nudijo boljšo odpornost na okolje.

Torej pravo vprašanje ni preprosto:

Kateri kodirnik je natančnejši?

Boljše vprašanje je:

Koliko natančnosti resnično potrebujete in ali lahko kodirnik ohrani to natančnost v vašem dejanskem delovnem okolju?

Če vaš stroj deluje v čistem prostoru ali sistemu natančnih instrumentov, so lahko primerni optični kodirniki. Če vaš stroj deluje v bližini prahu, olja, vibracij, vlage ali temperaturnih sprememb, lahko magnetni kodirniki zagotavljajo stabilnejšo dolgoročno-delovanje.

Ključna razlika 3: Odpornost na prah, olje, vlago in vibracije

To je ena najpomembnejših razlik za industrijske odjemalce.

Mnogi stroji ne delujejo v popolnih laboratorijskih pogojih. Lahko se soočijo z:

• Kovinski prah
• Oljna meglica
• Mast
• Vodna para
• Zunanja vlažnost
• Šok
• Vibracije
• Temperaturne spremembe

V teh pogojih imajo magnetni kodirniki običajno večjo praktično prednost. Ker senzor bere spremembe magnetnega polja, običajna kontaminacija s prahom ali oljem ne blokira signala na enak način, kot lahko vpliva na optični kodirnik.

Optični kodirniki lahko še vedno dobro delujejo, če so ustrezno zaščiteni, vendar lahko onesnaženje, vibracije in težave s tesnjenjem povečajo tveganje za napake ali okvare signala. Nekateri vodniki za kodirnike izrecno opozarjajo, da lahko na diske optičnega kodirnika vplivajo ali jih poškodujejo prah, umazanija, vibracije in drugi okoljski dejavniki.

Za proizvajalce opreme to pomeni, da lahko magnetni kodirniki pomagajo zmanjšati vzdrževalni pritisk in izboljšajo čas delovanja stroja v težkih okoljih.

Ključna razlika 4: Vzdrževanje in dolgoročna-zanesljivost

Vzdrževanje je med izbiro kodirnika pogosto zanemarjeno, vendar je v resnični proizvodnji zelo pomembno.

Če se optični kodirnik umaže, bo morda treba očistiti optično pot. Če je disk, senzor ali tesnilni sistem prizadet, lahko pride do nestabilne povratne informacije stroja, napak pri pozicioniranju ali izpadov.

Magnetni kodirniki običajno zahtevajo manj vzdrževanja v onesnaženih okoljih. Prah, olje in vlaga manj verjetno preprečijo, da bi senzor prebral magnetni vzorec. To je lahko uporabno za stroje, ki so težko dostopni, nameščeni na prostem ali za katere se pričakuje, da bodo delovali dlje časa z omejenim vzdrževanjem.

Za proizvajalce originalne opreme je to pomembno tudi zato, ker končne uporabnike zanima zanesljivost stroja. Robustnejši kodirnik lahko pomaga zmanjšati-poprodajne težave in poveča zaupanje strank v vašo opremo.

Ključna razlika 5: Stroški in skupni stroški lastništva

Ko primerjate magnetne in optične dajalnike, ne primerjajte samo cene na enoto.

Optični kodirnik je lahko stroškovno{0}}učinkovit v čisti in preprosti aplikaciji. Če pa je vaše okolje ostro, boste morda potrebovali dodatno tesnjenje, posebno zaščito, skrbnejšo namestitev ali redno vzdrževanje. Ti dodatni stroški lahko povečajo skupne stroške lastništva.

Magnetni kodirnik je morda bolj dragocen, če je vaša prednostna naloga stabilno delovanje, manj vzdrževanja in daljša življenjska doba v težkih pogojih.

Za industrijske odjemalce dejanski stroški vključujejo:

• Stroški nakupa kodirnika
• Stroški namestitve
• Stroški zaščitne strukture
• Stroški vzdrževanja
• Stroški izpadov
• Stroški zamenjave
• Stroški po-prodajnih storitev

Če okvara kodirnika ustavi stroj ali proizvodno linijo, so stroški izpada lahko veliko višji od stroškov samega senzorja.
 

Katere aplikacije ustrezajo vsaki tehnologiji?

Različne aplikacije postavljajo različne zahteve glede natančnosti, vzdržljivosti, tesnjenja in vzdrževanja kodirnika, zato je prava izbira odvisna od vašega delovnega okolja, strukture stroja in dolgoročnih-zahtev glede zanesljivosti.

Izberite magnetne dajalnike Ko

Za okolja, kot so jeklarne, papirnice in obrati za predelavo lesa, so pogosto značilne stalne vibracije, temperaturna nihanja, prah in maziva. V takih nastavitvah bi sisteme optičnih dajalnikov zahtevalo pogosto zamenjavo, medtem ko magnetni dajalniki zanesljivo zagotavljajo povratne informacije o položaju in hitrosti.
 

Mobilna in zunanja oprema

Stroji, kot so kmetijska oprema, gradbena vozila, žerjavi in ​​vetrne turbine, pogosto delujejo v ekstremnih vremenskih razmerah in morajo vzdržati izpostavljenost blatu, vlagi in udarnim obremenitvam. Za te aplikacije stopnje zaščite IP67/IP68 in odpornost proti tresljajem, ki jih ponujajo magnetni dajalniki, niso zgolj neobvezne funkcije, temveč bistvene zahteve, o katerih se ni -pogajati.
 

Sistemi za avtomobile in električna vozila

Danes več kot 35 % sodobnih avtomobilskih aplikacij vključuje magnetne kodirnike za funkcije-zaznavanja položaja. V sektorju električnih vozil (EV) imajo magnetni dajalniki prevladujočo vlogo v pomožnih sistemih, z aplikacijami, ki segajo od upravljanja baterije in zaznavanja položaja plina do merjenja kota krmiljenja in nadzora komutacije motorja (zlasti v sistemih, kjer je robustnost prednost pred absolutno natančnostjo).
 

Robotika (sklepni aktuatorji)

Sodelujoči roboti in industrijske robotske roke imajo veliko koristi od faktorja kompaktne oblike in visoke zanesljivosti magnetnih dajalnikov, zaradi česar so še posebej-primerni za aplikacije skupnih aktuatorjev, ki delujejo pod velikimi obremenitvami in pri nizkih vrtilnih hitrostih.

Dvigala in sistemi HVAC

Glede na izjemno visoke zahteve po dolgoživosti izdelkov v teh aplikacijah, ki pogosto vključujejo prašno okolje mehanskih prostorov in potrebo po zagotavljanju zanesljivih povratnih informacij o položaju v širokem temperaturnem območju, so rešitve magnetnega kodirnika postale prednostna izbira.

Predelava hrane in pijače

V zahtevnih okoljih, ki zahtevajo rutinsko -pranje z vodo pod visokim pritiskom in čiščenje s kemikalijami za razkuževanje, so senzorji z zaščitno stopnjo IP68 obvezni. Magnetni dajalniki so v celoti kos izzivom, ki jih predstavljajo takšna delovna okolja.
 

Optične kodirnike je treba uporabiti v naslednjih primerih

Optični kodirniki so boljša izbira, ko vaša aplikacija zahteva izjemno visoko ločljivost, natančno ponovljivost in stabilno delovanje v čistem, dobro-zaščitenem okolju.

CNC obdelovalni stroji in obdelovalni centri

Natančna konturna obdelava zahteva visoko ločljivost in visoko ponovljivost. Optični dajalniki, nameščeni na linearne in rotacijske osi, zagotavljajo natančnost pozicioniranja, potrebno za obdelavo s tolerančno natančnostjo, pod pogojem, da zaprto okolje strojnega orodja ustrezno ščiti dajalnik.

Proizvodnja polprevodnikov

Ravnanje z rezinami, stopnice za litografijo in nadzorni sistemi zahtevajo pod-mikronsko natančnost pozicioniranja. Samo optični kodirniki (in v nekaterih posebnih primerih kapacitivni kodirniki) lahko izpolnjujejo te specifikacije.

Sistemi za lasersko rezanje in tiskanje

Zmogljivosti sledenja poti z visoko-hitrostjo in visoko{1}}ločljivostjo so odvisne od povratne ločljivosti, ki jo zagotavljajo optični kodirniki.

Medicinski slikovni in laboratorijski instrumenti

V čistih in nadzorovanih okoljih lahko skenerji CT, portalni žerjavi MRI in oprema za avtomatizacijo laboratorijev v celoti izkoristijo prednosti natančnosti, ki jih zagotavljajo optični kodirniki. V teh okoljih vdor onesnaževal na splošno ni problem.

Povratne informacije servo motorja v okoljih čiste avtomatizacije

Stroji za pakiranje, oprema za elektronsko sestavljanje in sistemi farmacevtske avtomatizacije v teh čistih okoljih, visoka ločljivost, ki jo zagotavljajo optični kodirniki, pomaga izboljšati natančnost časovnega cikla in kakovost končnega izdelka.
 

Potrebujete pomoč pri izbiri pravega magnetnega kodirnika?

Izbira pravega kodirnika je odvisna od vašega delovnega okolja, prostora za namestitev, zahteve glede natančnosti, izhodnega signala, vrste gibanja in strukture stroja.

Če vaša oprema deluje v prašnih, vlažnih, mastnih, vibrirajočih ali zunanjih pogojih, vam lahko GME pomaga oceniti ustrezno rešitev magnetnega kodirnika. Podpiramo lahko magnetne dajalnike, magnetne tehtnice, magnetne obroče, ujemanje senzorjev in prilagojene modele za industrijske aplikacije.

Delite z nami svojo aplikacijo, risbo namestitve, zahtevano natančnost, izhod signala in delovne pogoje. Naša ekipa vam bo pomagala priporočiti praktično rešitev magnetnega kodirnika za vaš projekt.

Zaključek

Magnetni in optični kodirniki se pogosto uporabljajo za povratne informacije o položaju, hitrosti in gibanju. Prava izbira je odvisna od vaše aplikacije.

Optični kodirniki so dobra izbira, ko vaša oprema deluje v čistem okolju in zahteva zelo visoko ločljivost. Magnetni kodirniki so pogosto bolj primerni, ko je vaša naprava izpostavljena prahu, olju, vlagi, vibracijam, udarcem ali zunanji izpostavljenosti.

Za proizvajalce industrijske opreme je zanesljivost pogosto pomembnejša od teoretične ločljivosti. Magnetni kodirnik lahko pomaga zmanjšati vzdrževanje, izboljša čas delovanja in zagotavlja stabilne povratne informacije v zahtevnih okoljih.

Če razvijate stroj ali sistem za avtomatizacijo za težke industrijske pogoje, lahko magnetni kodirniki ponudijo bolj praktično in zanesljivo dolgoročno- rešitev.