Wissenswertes über Encoder

Was ist ein Encoder?

Encoder werden auch Drehgeber genannt. In diesen Bauteilen werden bei Drehbewegung kontinuierlich kreisförmig angeordnete Kontakte geschlossen und geöffnet. Somit ermöglichen sie, Informationen über Lage, Winkel und Umdrehungszahlen zu erzeugen. Damit verbunden ist eine gewisse Auflösung des Encoders, die durch die Anzahl der Kontakte und somit der Impulse pro Umdrehung definiert ist. Diese Impulse gibt ein Encoder an die nachfolgende Steuerungseinheit weiter.

Die aktuelle Position kann von der Steuerung durch das Zählen dieser Impulse ermittelt werden. Durch die versetzte Anordnung einer zweiten Kontaktebene kann die Auflösung verfeinert und zugleich die Drehrichtung ermittelt werden. An zwei Datenleitungen steht ein codiertes elektrisches Signal auswertbar zur Verfügung.
Encoder sind als optische, magnetische und mechanische Messwertgeber erhältlich.

So ist ein Encoder aufgebaut

Das Gehäuse eines Encoders sieht dem eines Drehpotentiometers sehr ähnlich. Anstatt des Widerstandsmaterials sind Kontakte kreisförmig angeordnet. Der drehbare Schleifer überfährt die Kontakte und sorgt so für das aufeinanderfolgende Schließen und Öffnen. Zum Auseinanderhalten der Schaltwerte wird ein sogenannter Gray-Code verwendet, eine auf den amerikanischen Physiker Frank Gray zurückgehende Art zur Unterscheidung benachbarter Binärziffern.

Am Gehäuse sind die Anschluss-Kontakte herausgeführt. Das Gehäuse selbst wird durch Verschrauben eines Gewindes in Frontplatten oder durch Verlöten auf Leiterplatten in der elektronischen Umgebung befestigt. Zur Bedienung ist der Schleifer in der Regel mit einer Achse aus dem Encoder herausgeführt. Die Achsen verfügen über verschiedene Ausführungen, um Bedienknöpfe anzubringen oder motorbetriebene Steuerungen anzuschließen. Einige Achsen sind als „Daumenräder“ ausgeführt. Die Gewindebefestigungen haben oft Abflachungen, mit denen das Encoder-Gehäuse gegen Verdrehen gesichert wird.

Typen und Bauarten von Encodern

Encoder sind nach dem maximal zulässigen Schaltstrom und der anliegenden Schaltspannung spezifiziert. Die Bauform unterscheidet sich nach Betätigungsart. Hier wird nach herausgeführter Achse und Drehschalter (beziehungsweise Daumenrad) unterschieden. Zusätzlich wird über die Kontaktart unterschieden, ob ein Encoder ausschließlich als Schließer arbeitet.

Einige Encoder sichern auch eine Schutzart zu. Dabei handelt es sich um IP40, was Schutz gegen feste Fremdkörper mit Durchmesser größer als 1 Millimeter und gegen den Zugang mit einem Draht, jedoch keinen Schutz gegen Wasser bedeutet.

Praxistipp: Auflösung beachten

Der Drehgeber ist niemals genauer als die in ihm verbaute Mechanik der Schaltkontakte. Die Auflösung (also die Anzahl der Kontakte per Grad Drehwinkel) ist ein wichtiges Kriterium, um zu beurteilen, ob der Encoder für die zu lösende Steuer- und Regelaufgabe geeignet ist.

    

FAQ – häufig gestellte Fragen zu Encodern

Was gilt es beim Umgang mit Encodern zu beachten? 
Beim Austausch von Encodern sollte mit großer Sorgfalt vorgegangen werden. Nutzen Sie passende Entlöttechnik, um die Leiterplatten und -bahnen zu schonen.
Achten Sie bei Eingriffen in Geräte in jedem Fall auf noch bestehende Gewährleistungsansprüche.

Woran merke ich, dass ein Encoder defekt ist? 
Defekte Encoder machen zumeist durch eines der folgenden Probleme auf sich aufmerksam:

  • unzuverlässige Signalabgabe durch Kontaktverschleiß
  • schwergängige Achse durch Verschmutzung und/oder Verschleiß
  • lose Befestigung bei verschraubten Encodern
  • keine Signalausgabe durch Ablösen des Schleifers von der Achse
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