Bij de integratie van absolute encoders zoek je als OEM of machinebouwer de grenzen van catalogusproducten op. Helaas blijken die off-the-shelf componenten vaak niet geschikt voor jouw toepassing. Ze zijn bijvoorbeeld te groot, te zwaar of hebben de verkeerde bouwvorm. Sensorfabrikanten zijn zich hiervan bewust. Én spelen in op deze behoefte…
Steeds vaker vormen de beschikbare features in zo’n component het struikelpunt. Dan zitten er mogelijkheden in waarop ontwikkelaars helemaal niet zitten te wachten terwijl de functionaliteit die het verschil kan maken juist ontbreekt.
Sensorfabrikanten spelen op deze trend in. Zij brengen uitgeklede varianten van hun producten op de markt. Ze gaan terug naar de basis van hun oplossingen. De functionaliteit van de sensoren blijft stevig overeind, maar de rest van de features is geschrapt. Kale elektronica dus.
Een machineontwikkelaar of sensorintegrator kan daar naar eigen wens en inzicht een schil omheen bouwen. Zo’n component vraagt meer aandacht qua integratie. Maar dan is hij ook perfect op maat gesneden voor de applicatie. Het resultaat is compacter en lichter, wat interessant is op plekken waar de ruimte beperkt is of massa een belangrijke rol speelt.
Een onderdeel dat eerder bijvoorbeeld alleen in een robuuste aluminium behuizing verkrijgbaar was, is nu dan ook beschikbaar in een gestripte variant. Zo’n uitgeklede sensor bestaat uit een kleine printplaat of zelfs een enkel component dat de gebruiker zelf op een printplaat kan plaatsen. De complete functionaliteit blijft behouden, terwijl alle randzaken weg zijn waardoor zo’n versie de basis kan vormen voor heel veel nevenapplicaties.
Celera Motion lanceerde een reeks absolute optische encoders waarbij het draait om flexibiliteit. De Aura-chipencoders zijn gestript van alle randzaken zonder dat het ten kosten gaat van de slimmigheid van de sensoren. Gebruikers kunnen zelf kiezen welke features ze willen toevoegen en de encoder zo volledig op maat maken voor hun specifieke toepassing.
Makkelijk integreerbare absolute encoder door minimalistisch ontwerp
Een goed voorbeeld van deze ontwikkeling is de Aura-encoderlijn van Celera Motion. De varianten in deze serie van absolute optische encoders hebben allemaal een minimalistisch ontwerp. “Het zijn chipencoders, PCB-componenten die je zelf in je eigen ontwerp kunt integreren”, zegt Rob Kuijpers, Product Manager bij Sentech. “Voor OEM’s is dat heel interessant omdat ze er alle kanten mee op kunnen. Ze moeten er weliswaar meer voor doen. Maar ze kunnen het precies zo implementeren als ze zelf willen waardoor ze het encodersysteem zo kunnen opbouwen dat het precies aansluit bij hun specifieke toepassing.”
De Aura-encoders zijn zeer geschikt voor applicaties in onder meer de hightechmarkt, high-end robotica en pick-and-place-machines. “Denk aan toepassingen waarin de sensor superklein moet zijn of waar de massa van groot belang is zoals wanneer hij in een end-effector komt te zitten”, verduidelijkt Kuijpers. “En het gaat om situaties waar optische encoders worden gevraagd die zeer precies een absolute positiewaarde teruggeven.”
Optische miniatuur encoder
De Aura’s zijn niet de eerste absolute optische encoders op de markt. Bestaande oplossingen zijn beduidend groter en duurder. De chipencoders van Celera Motion zijn heel klein (9 bij 7 bij 1,1 mm), vederlicht (zo’n anderhalve gram) en een heel stuk goedkoper.
Let op dat de encoders vanwege hun optische karakter het meest tot hun recht komt in omgevingen die relatief schoon zijn. Vuil en vocht zijn namelijk funest voor de uiterst precieze meting.
Hoe groot is zo'n chipencoder nou echt? Deze Aura-chipencoder is 9 bij 7 bij 1,1 mm. Zo zijn de verhoudingen ten opzichte van een USB-C connector.
Absolute positiewaarde
De Aura-encoders werken met LED als lichtbron. Het licht van de LED in de Aura is blauw en dat is bewust gekozen. Hoe korter de golflengte, hoe kleiner de details die je ermee kunt onderscheiden. Dat maakt dat deze absolute optische encoders van Celera Motion dus beter presteren.
De bundel valt op een patroon van chroomstreepjes die zijn gedeponeerd op glas. De reflectie van het licht op al die streepjes geeft een diffractiepatroon die je met een ontvanger kunt uitlezen. “In de Aura-encoders zitten twee van die streepjespatronen”, weet Kuijpers. “De ene is keurig repeterend, de andere semi-random. Door de twee diffractiepatronen te combineren, kan het systeem een absolute positiewaarde berekenen.”
Hoe nauwkeurig zijn Aura encoders?
Hoe goed de Aura-encoders precies zijn, is niet in één getal uit te drukken. Meestal wordt gekeken naar drie belangrijke specificaties: absolute nauwkeurigheid, herhaalnauwkeurigheid en resolutie.
Absolute nauwkeurigheid
“Die eerste spec wordt bepaald door de liniaal die je gebruikt”, vertelt Kuijpers. Celera Motion heeft gekozen voor een glass scale met een nauwkeurigheid van +/- 3 µm per meter. De fabrikant sleutelt aan een variant op basis van een metal tape scale. Dat is met +/- 5 µm per meter iets minder nauwkeurig, maar heel wat goedkoper en dus interessant voor toepassingen die niet het onderste uit de kan hoeven te halen voor wat betreft de absolute nauwkeurigheid.”
Herhaalnauwkeurigheid
De herhaalnauwkeurigheid van de Aura-encoders is volgens de spec sheet 1 LSB, wat staat voor least significant bit. Kuijpers legt uit: “De waarde hangt af van de resolutie van de encoder. In dit geval komt de herhaalnauwkeurigheid komt dus overeen met de kleinste resolutiestap.”
Resolutie
Celera Motion geeft voor de resolutie van de Aura’s een waarde tussen de 12,5 en 200 nanometer. Kuijpers: “Een resolutie van kleiner dan een micrometer haal je in ieder geval. Een groot voordeel van de Aura-encoders is bovendien dat ze heel snel zijn. Je kunt dus snel samplen waardoor je zonder al te veel negatieve bijwerkingen kunt middelen over meerdere metingen om zo de resolutie te verbeteren.”
Nieuwe kijk op integratie
De integratie van de Aura-encoders heeft meer voeten in aarde dan bij een standaard sensor. “Het vraagt om een nieuwe kijk op integratie. Die aanpak past goed bij onze manier van werken, waarin we samen met onze klanten naar de beste implementatie en aansluiting toewerken”, stelt Kuijpers. “In overleg kijken we welke variaties, features en bekabeling we toevoegen. Die ultieme flexibiliteit opent heel wat deuren.”
Stappenplan: hoe integreer je een absolute encoder?
Er komt heel wat kijken bij een sensorintegratie, zoals een absolute encoder. Hoe vind jij het overzicht? En hoe zorg je voor het compromis tussen kwaliteit, prijs en doorlooptijd?
We maken het jou makkelijk. Want, de bewezen werkwijze voor sensorintegratie vind je in onze handige infographic. Wist je dat deze werkwijze is gebaseerd op de hoge kwaliteitsnormen uit de automotive branche?
Wacht niet langer en download deze infographic. In 5 fases bewandel je de weg naar jouw eigen sensorintegratie.
