Incremental Rotary Encoder

Instrumen incremental rotary encoder atau dikenal juga sebagai incremental shaft encoder adalah salah satu tipe dari peralatan encoder yang memberikan keluaran dalam format digital. Hal ini menyebabkan instrumen sejenis ini lebih nyaman digunakan pada aplikasi pengontrolan yang menggunakan komputer, sebagaimana pengukuran dibutuhkan dalam bentuk digital. Oleh karena itu, proses konversi dari sinyal analog ke digital tidak perlu lagi dilakukan.

Dewasa ini, instrumen ini banyak digunakan dalam industri terutama pada mesin-mesin seperti mesin pengemasan, tangan robot, pengontrol gerakan motor derek, mesin penggiling. Biasanya instrumen ini digunakan dalam menghitung sudut, posisi, revolusi, kecepatan, akselerasi dan jarak. Ada beberapa macam jenis incremental rotary encoder yang telah dikembangkan seperti jenis magnetis, kontak, resistif dan optis. Akan tetapi, jenis incremental rotary encoder yang akan dibahas dalam artikel ini adalah jenis optis saja.

1 Konsep Dasar Instrumen Incremental Rotary Encoder

Konsep dasar operasi instrumen incremental rotary encoder adalah instrumen ini mengukur nilai sesaat posisi angular dari sebuah shaft yang sedang berotasi dan menghasilkan pulsa-pulsa pada channel-channel-nya. Pulsa-pulsa yang dihasilkan ini berbentuk gelombang square.

Instrumen incremental rotary encoder biasanya memiliki tiga buah sinyal keluaran, yaitu sinyal A, sinyal B, dan sinyal Z, ditunjukkan dalam gambar 1. Untuk sinyal A dan sinyal B, masing-masing sinyal keluaran tersebut saling quadrature yang berarti terjadi pergeseran fasa 90 derajat satu sama lain. Kedua sinyal tersebut selain memberikan nilai posisi shaft dari encoder, juga mampu menyediakan informasi mengenai arah putaran dari shaft misalnya berputar searah jarum jam atau berputar berlawanan arah jarum jam. Hal penting yang perlu diperhatikan hubungan antara sinyal A dan sinyal B adalah bahwa pergeseran fasa satu sama lain antara kedua sinyal tersebut harus berada dalam batas toleransi yang dapat diterima biasanya tidak melebihi 90 derajat sehingga proses perhitungan dapat berlangsung dengan akurat.

Gambar 1 Tiga Buah Sinyal Keluran Encoder[1]

Untuk kebanyakan peralatan mesin motor atau aplikasi positioning, sinyal Z dikenal sebagai index signal, yang memiliki peranan penting dalam menentukan zero position dengan cara memberikan sebuah pulsa keluaran tunggal per satu revolusi.

2 Prinsip Kerja Instrumen Optical Incremental Position Encoder

Sebuah contoh dari sebuah optical incremental rotary encoder ditunjukkan dalam gambar 2. Pada gambar tersebut, instrumen ini terdiri dari sebuah sumber cahaya yaitu biasanya adalah LED, sebuah disc encoder (rotating disc), sebuah fixed disc, dan photo-detector. Letak posisi antara LED dan photo-detector disusun dengan sejajar, sehingga cahaya dari LED dapat masuk ke detector tersebut secara tegak lurus.

Gambar 2 Optical Incremental Shaft Encoder [1]

Disc yang ditunjukkan dalam gambar 3 adalah elemen kunci dari encoder dan secara umum terbuat dari bahan kaca dan diberi cap yang terbuat dari bahan logam sehingga membentuk slot-slot jendela yang mengelilingi bagian tepi dari disc encoder tersebut. Slot-slot ini bersifat tembus cahaya. Jumlah slot tersebut adalah sama dengan jumlah dari pulsa per satu revolusi. Sebagai contoh, sebuah disc kaca yang dicap dengan 1000 slot, bila disc tersebut telah bergerak 180 derajat jika dan hanya jika encoder tersebut telah mengeluarkan 500 pulsa.

Gambar 3 Susunan Jendela dalam Incremental Rotary Encoder[1]

Selama disc berotasi, LED secara konstan diaktifkan dan cahaya dari LED tidak secara terus-menerus mencapai photo-detector, tetapi hanya saat cahaya tersebut melewati slot-slot yang berada pada disc encoder tersebut. Saat cahaya masuk ke photo-detector, detector tersebut menghasilkan pulsa-pulsa keluaran berupa gelombang square.

Kebanyakan dari incremental rotary encoder menyediakan sebuah tanda tunggal pada disc, disebut channel Z atau marker. Pulsa dari channel ini menyediakan sebuah referensi yang menandakan per satu revolusi.

Reff: 

Alan S. Morris, Measurement and Instrumentation Principles 3rd Edition (Oxford: Butterworth-Heinemann, 2001), hal. 392-394

Original Post : http://herminkosasih.blogspot.com/2009/02/memahami-incremental-rotary-encoder.html