Kapasitif Enkoderler için Sağlam bir Algılayıcı Mekaniği
A Robust Sensor Mechanics for Capacitive Encoders
Yazar: Yavşan, Emrehan; Kara, Muhammet; Karalı, Mehmet; Erişmiş, Mehmet Akif
Dergi: Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, 2020
Anahtar kelimeler: Engineering ; Mühendislik ; Capacitive Rotary Encoder,Capacitive Measurement,Angle Measurement,Encoder Mechanics,Capacitive Sensor Mechanics ; Kapasitif Rotary Enkoder,Kapasitif Ölçüm,Açı Ölçümü,Enkoder Mekaniği,Kapasitif Sensör Mekaniği

Kapasitif enkoder teknolojisi manyetik ve optik enkoder teknolojilerine kıyasla daha güncel ve günümüzde halen geliştirilmekte olan bir açısal pozisyon algılayıcı teknolojisidir. Çeşitli özelliklerde ve farklı bileşenlere sahip kapasitif enkoderler bulunmaktadır. Yenilikçi ve yüksek performanslı kapasitif bir enkoderin geliştirilebilmesi için mevcut kapasitif enkoderlerin ayrıntılı bir şekilde irdenlenmesi ve sınıflandırılması gerektiğinden bu çalışmada genel bir kapasitif enkoder mimarisi tanımlanarak kapasitif enkoderler için detaylı bir sınıflandırma verilmiştir. Sunulan mimari; sinyal işleme ön devresi, algılayıcı mekaniği ve sinyal işleme son devresinden oluşmaktadır. Sinyal işleme ön devresi kapasitif enkoderin tetikleme sinyal devresini, sinyal işleme son devresi kapasitif enkoderin demodülasyon devresini içermektedir. Burada sağlam bir algılayıcı mekaniğin belirlenebilmesi için kapasitif enkoderler detaylı bir şekilde sınıflandırılmıştır. Sınıflandırma işlemi kapasitif enkoderlerin plaka sayılarına, plakalar üzerine yerleştirilen elektrot dizilişlerine ve rotor plakaların malzemelerine göre yapılmıştır. Sınıflandırma sonucunda sağlam bir algılayıcı mekaniğine karar verilmiştir. Algılayıcı mekaniğindeki bileşenler çeşitli analizlerle belirlenip bilgisayar destekli tasarım programlarıyla tasarlanmıştır. Tasarlanan mekanik bileşenler üretildikten sonra sunulan algılayıcı mekaniği kurulmuştur. Kurulan algılayıcı mekaniği için de bir ön tasarım süreci işletilmiştir. Algılayıcı mekaniği kurulduktan sonra uygun fiyatlı bir test düzeneğinde test edilmiştir. Bu çalışmayla, geliştirilmekte olan yenilikçi ve yüksek performanslı kapasitif enkodere sağlam bir algılayıcı mekaniği kazandırılmıştır.

Capacitive encoder technology is an angular position sensing technology that is more current and still being developed today compared to magnetic and optical encoder technologies. Capacitive encoder technologies with various properties and different components are available. Existing capacitive encoders in the literature need to be classified extensively to develop an innovative and high performance capacitive encoder. In this study, a general capacitive encoder architecture was defined and capacitive encoders were classified in detail. The presented capacitive encoder architecture consists of the signal processing front-end circuit and sensor mechanics of the capacitive encoder. The signal processing front circuit contains the excitation signal circuit of the capacitive encoder and the signal processing end circuit includes the demodulation circuit of the capacitive encoder. In this study, capacitive encoders were classified in detail in order to achieve a robust sensor mechanics. The classification process was carried out according to the number of plates of capacitive encoders, the electrode arrays placed on the plates and the materials of the rotor plates. A robust sensor mechanics was decided by the classification process. After reaching the sensor mechanical components through various analyzes, these components were designed using computer-aided design programs. After the designed mechanical components were produced, a robust sensor mechanics was established. A preliminary design process was also used for the proposed robust sensor mechanics. The designed sensor mechanics was tested in a low-priced test setup after the realization. As a result of this study, a robust sensor mechanics has been provided to the innovative and high performance capacitive encoder under development.