Encoder sind unverzichtbare Komponenten moderner Automatisierungs- und Bewegungssteuerungssysteme und liefern präzise Positions- und Geschwindigkeitsrückmeldungen. Unter den verschiedenen Typen zeichnen sich Encoder mit differenziellem Quadraturausgang durch ihre Zuverlässigkeit und Genauigkeit aus und sind daher eine beliebte Wahl in Branchen wie der CNC-Bearbeitung, Robotik und industriellen Automatisierung. In diesem Artikel erläutern wir, was differenzieller Quadraturausgang bedeutet, wie er funktioniert und warum er für Anwendungen mit hohen Präzisionsanforderungen, wie z. B. Inkrementalgeber, Absolutwertgeber oder Hohlwellengeber, entscheidend ist.
Was ist ein Encoder mit differenziellem Quadraturausgang?
Ein Encoder ist ein Gerät, das Bewegung in ein elektrisches Signal umwandelt und es Systemen ermöglicht, Position, Geschwindigkeit oder Richtung zu verfolgen. Ein differenzieller Quadratur-Encoder ist ein Inkrementalgeber, der zwei um 90 Grad phasenverschobene Ausgangssignale – üblicherweise als A und B bezeichnet – erzeugt. Diese Phasendifferenz, auch Quadratur genannt, ermöglicht es dem System, sowohl Position als auch Bewegungsrichtung zu bestimmen. Der „differenzielle“ Aspekt bezieht sich auf die Verwendung komplementärer Signalpaare (A und A', B und B'), um die Störfestigkeit und Signalintegrität über große Entfernungen zu verbessern.
Beispielsweise erzeugt ein 1024-PPR-Encoder (Impulse pro Umdrehung) 1.024 Impulse pro Umdrehung und bietet so eine hohe Auflösung für eine präzise Steuerung. Für Anwendungen, die eine höhere Genauigkeit erfordern, sind höhere Auflösungen wie 2048 PPR-Encoder oder sogar 5000 PPR-Encoder verfügbar.
Wie funktioniert die differentielle Quadraturausgabe?
Das Funktionsprinzip eines Quadratur-Encoders beruht auf seiner Fähigkeit, zwei Rechteckwellensignale zu erzeugen. Wenn sich ein Motor oder eine Welle dreht, erkennt der optische oder magnetische Sensor des Encoders die Bewegung durch eine gemusterte Scheibe oder einen Ring. Die Signale A und B schalten in einer bestimmten Reihenfolge um:
Wenn A vor B liegt, bewegt sich die Welle in eine Richtung.
Wenn B vor A liegt, bewegt sie sich in die entgegengesetzte Richtung.
Der Differenzialausgang verbessert dies, indem er invertierte Signale (A' und B') liefert, die mit ihren Originalen verglichen werden, um Rauschen herauszufiltern – eine wichtige Funktion für Industrieumgebungen mit elektrischen Störungen. Dadurch eignen sich differentielle Quadratur-Encoder ideal für Servomotoren, CNC-Maschinen und fahrerlose Transportsysteme (AGV).
Hauptmerkmale differentieller Quadratur-Encoder
Optionen für hohe Auflösungen: Diese Encoder sind in verschiedenen PPR-Werten erhältlich, z. B. 1000 PPR, 1024 PPR, 2000 PPR oder sogar 4096 PPR und erfüllen unterschiedliche Präzisionsanforderungen.
Störfestigkeit: Das differentielle Signal (z. B. HTL- oder TTL-Ausgang) gewährleistet zuverlässige Leistung über lange Kabelstrecken.
Vielseitigkeit: Kompatibel mit Hohlwellen Wellengeber, Vollwellengeber und Konfigurationen wie ABZ-Encoder (mit Z-Impuls als Nullpunktreferenz).
Anwendungen: Wird in Drehgebern, Lineargebern und speziellen Konfigurationen wie Seilzuggebern zur linearen Positionsmessung verwendet.
Differential-Quadratur- vs. Absolut-Encoder
Während Inkrementalgeber mit differentiellem Quadraturausgang die relative Position verfolgen, liefern Absolut-Encoder einen eindeutigen Positionswert für jeden Wellenwinkel, selbst nach einem Stromausfall. Beispielsweise bietet ein 1213-Bit-Multiturn-Absolut-Encoder eine hohe Auflösung und Multiturn-Verfolgung, während ein Quadratur-Inkremental-Encoder beim Start zurückgesetzt wird, sofern er nicht mit einem Referenzsystem gekoppelt ist. Die Wahl zwischen absoluten und inkrementellen Encodern hängt von Ihrer Anwendung ab – inkrementelle Typen eignen sich hervorragend für die Geschwindigkeitsrückmeldung, während absolute Typen besser für positionskritische Aufgaben geeignet sind.
Anwendungen von Encodern mit differentiellem Quadraturausgang
CNC-Werkzeugmaschinen: Ein CNC-Encoder mit 1024 PPR oder 2500 PPR sorgt für eine präzise Spindel- und Achsensteuerung.
Servomotoren: Servomotor-Encoder mit differentiellen Ausgängen liefern genaues Feedback für die Bewegungssteuerung in der Robotik und Automatisierung.
AGV-Robotik: AGV-Encoder nutzen Quadratursignale für die Navigation und Positionierung in Logistik und Lagerhaltung.
Industrielle Automatisierung: Von Förderband-Encodern bis zu Aufzugs-Encodern steigern diese Geräte die Betriebseffizienz.
Textilmaschinen: Hochauflösende Drehgeber wie der 2048 PPR-Encoder überwachen Fadenspannung und Geschwindigkeit.
Den richtigen Encoder auswählen
Berücksichtigen Sie bei der Auswahl eines Encoders:
Auflösung: Ein 10000 PPR-Encoder bietet ultrafeine Präzision, während ein 500-Impuls-Encoder geeignet ist einfachere Aufgaben.
Ausgangstyp: HTL- und TTL-Encoder unterscheiden sich in den Spannungspegeln – TTL (5 V) für kurze Strecken, HTL (10–30 V) für längere Distanzen.
Wellentyp: Entscheiden Sie sich für einen Hohlwellen-Encoder für eine einfache Montage oder einen Vollwellen-Encoder für eine längere Lebensdauer.
Schnittstelle: Moderne Optionen wie CANopen-Encoder, Profinet-Encoder oder EtherCAT-Encoder lassen sich nahtlos in industrielle Netzwerke integrieren.
Warum differentielle Quadratur wichtig ist
Der differentielle Quadraturausgang verbessert die Signalzuverlässigkeit und ist daher eine bevorzugte Wahl für Hochgeschwindigkeits-Encoder und Hochpräzise Drehgeber. Egal, ob Sie mit einem 40-mm-Inkrementalgeber für kompakte Aufbauten oder einem 58-mm-Inkrementalgeber für anspruchsvolle Aufgaben arbeiten, diese Technologie gewährleistet konstante Leistung.
Fazit
Encoder mit differenziellem Quadraturausgang schließen die Lücke zwischen Präzision und Zuverlässigkeit und versorgen alles von Servomotor-Encodern bis hin zu CNC-Impulsgebern mit Strom. Mit Optionen von 1024 PPR-Encodern bis hin zu Multiturn-Absolutgebern erfüllen diese Geräte vielfältige industrielle Anforderungen. Wenn Sie Ihr Automatisierungssystem optimieren möchten, erkunden Sie unser Angebot an Inkrementalgebern, Absolutgebern und Hohlwellengebern, um die perfekte Lösung für Ihre Anwendung zu finden.
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