انکودر (رمز گذار های خطی و چرخشی)

تعریف انکودر

انکودر یا کد گذارها از نظر نوع خروجی دو نوع می باشد.

  • افزایشی (Incremental)
  • مطلق (Absolute)

انکودر  از نظر ساختار داخلی دو نوع می باشد.

  • نوری (Optical)
  • مغناطیسی (Magnetical)
  • خازنی (Capacitive)

انکودر در اتوماسیون صنعتی بویژه در تعیین موقعیت سروو موتور ها مورد استفاده قرار می گیرند. اصطلاح رمزگذار (انکودر) به المانی اطلاق می گردد که در اثر جابه جایی زاویه ای یا خطی، خروجی دیجیتالی تولید کند.

انکودر افزایشی تغییرات جابجایی زاویه ای یا خطی را نسبت به نقطه مبنا آشکار می سازد. حال آنکه یک انکدر مطلق، محل واقعی زاویه ای یا خطی را خواهد داد.

اساس کار انکودر ها

یک انکدر دارای صفحه ای شیار بندی شده است که اشعه نور تولید شده با یک. LED از شیارهای روی دیسک عبور کرده و توسط یک حسگر نوری مثل دیود یا ترانزیستور نوری، آشکار می شود.
هنگامی که دیسک حرکت میکند اشعه بطور متناوب قطع و ارسال شده  و یک خروجی پالس از حسگر تولید خواهد شد.

 تعداد پالسها متناسب با زاویه ای است که دیسک گردش کرده است.

دقت انکودر با تعداد شیارهای روی دیسک نسبت مستقیم دارد. مثلاً برای دیسکی با ۶۰ شیار، از آنجائیکه هر دور ۳۶۰ درجه است، حرکت از یک شیار به شیار دیگر ۶ درجه می باشد.

رمزگذارها یا انکودر های موجود در بازار معمولاً دارای ۱۰ تا ۱۲ شیار می باشند.
تعداد بیت های خروجی دودویی حاصل برابر با تعدا شیارها می باشد. بنابران با سه شیار سه بیت خواهیم داشت و در نتیجه تعداد محل هایی که می توانند آشکار شوند 23=8 خواهد بود، یعنی دقتی برابر با 45=360/8 و با 10 شیار دارای 10 بیت هستیم و تعداد محل هایی که می تواند آشکار شود 210=1024 و دقت زاویه ای 0.35=360/1024 خواهد بود.

راه دیگر برای تشخیص موقعیت چرخش دیسک بهمراه چرخش شفت میباشد. وقتی خطوط دیسک روشن هستند که، نور. LED روی فتوترانزیستور متمرکز باشد در این حالت بعد از مدت زمانی فتوترانزیستور به اشباع می رود و یک موج الکتریکی مربعی، مطابق شکل زیر ایجاد خواهد کرد.

انکودر چرخشی افزاینده (Incremental Rotary Encoder)

یک انکودر با یک مجموعه از پالس ها، نمی تواند مفید باشد زیرا قادر به نمایان کردن جهت چرخش نخواهد بود. انکودر های چرخشی باید دارای مجموعه دومی از پالس ها باشند که این مجموعه جدا از مجموعه پالسی اولیه باشد و یک پالس واحد آن، نشان دهنده ی زمان چرخش یک دوره ی کامل دیسک باشد.

انکودر افزایشی

شکل بالا یک نمونه از دو مجموعه پالس را نشان می دهد. از آنجائیکه این دو مجموعه پالسی مستقل از یکدیگرند. این شکل نمونه هایی از مجموعه پالس. A و B و پالس فرمان را نشان می دهد. اگر مجموعه پالس .A قبل از پالس. B وجود داشته باشد شفت در جهت عقربه های ساعت می چرخد ولی اگر پالس. B زودتر از پالس A وجود داشته باشد شفت در جهت عکس عقربه های ساعت می چرخد. بخاطر تعیین جهت چرخش توسط این پالس به آن، پالس فرمان  یا دایرکشن می گویند که در شمارش تعداد دورهای چرخش شفت متصل به انکودر استفاده می شود.

چنانچه از انکودر افزایشی استفاده شود، برای اطمینان از اینکه انکودر واقعاً با نقطه ی شروع به کار فیکس (تنظیم) باشد، باید از home switch همراه با آن استفاده کرد.

سیر تکاملی

انکدر های چرخشی اولیه از فلز (منظور دیسک آنهاست) ساخته می شدند که درصنعت اتوماسیون مفید نبودند و نتیجه ی حاصله از آن ها از دقت کمی برخوردار بود. انکدر های چرخشی امروزی از شیشه های شفاف که دارای قسمت های تیره چاپ شده هستند، که این قسمت ها فرم میله ای دارند. در بیشتر انکودر های چرخشی قسمتهای تیره چاپی  راه نور را سد می کنند و بقیه دیسک شیشه ای که شفاف است به نور اجازه عبور می دهد.

شفت انکودر برای چرخیدن باید به شفت موتور متصل شده باشد این کار توسط یک پیچ گرد یا دنده تبدیلی انجام می شود و نتیجه این کار تولید یک حرکت طولی می باشد.

 انکودرهای مطلق   Absolute  Encoders:

یک اشکال بزرگ انکودر های افزایشی اینست که شمارش پالس های آن در یک میانگیر یا اکسترنال کانتر (Counter External) ذخیره می شود. اگر برق قطع شود و یا به هر حال اختلال پیدا کند، شمارش گم خواهد شد. ( نقطه صفر برای دستگاه به هنگام راه اندازی مجدد گم یا تعریف نشده است) این بدان معناست که چنانچه برق یک ماشین الکتریکی با انکودری که دارای چرخاننده الکتریکی است _به هر دلیل ممکنه اعم از تعمیرات یا اتمام کار بعد از ساعات کاری_ قطع کنیم، حال دیگر انکودر موقعیت صحیح را نخواهد دانست.

راه حل

برای حل این مشکل از انکودر های مطلق استفاده می شود که در این صورت ماشین همیشه موقعیتش را خواهد دانست. انکودر از چندین گروه از قطعات به فرم دایره های متحدالمرکز ساخته شده است. نقطه شروع دایره های متحدالمرکز در مرکز دیسک انکودر چرخشی است و چنانچه حلقه به سمت محیط دایره برود هر یک از آنها دارای دو برابر قطعه نسبت به حلقه قبلی و داخلی تر خود خواهند داشت. اولین حلقه که داخلی ترین حلقه هاست یک قسمت شفاف و یک قسمت تیره خواهد داشت و حلقه سوم نیز از هر یک از قطعات ۴ قسمت خواهد داشت اگر انکودر دارای ۱۰ حلقه باشد آخرین حلقه یا دورترین آن از مرکز دارای ۵۱۲ قطعه می باشد چنانچه هر حلقه از انکودر Absolute دارای دو برابر قطعه از حلقه قبلی خود باشد بین شماره ها، یک سیستم باینری برقرار می شود.

در این نوع انکودر به ازای هر حلقه روی دیسک یک منبع نور و دریافت کننده  آن وجود دارد. این بدان معناست که انکودر با ۱۰ حلقه دارای ۱۰ منبع نور و ۱۰ دریافت کننده خواهد بود. مزیت انکودر Absolute، geared down  بودن آنست و مزیت دیگر آن یک دور چرخش دیسک درکل مدت چرخش ماشین خواهد بود.
اگر طول چرخش ماشین 10 اینچ باشد و از انکودر 16 بیت استفاده شود دقت این ماشین برابر با 10/65536 می شود که برابر با 0.00015 اینچ است.

ریزالورها (برطرف کننده ها)   Resolvers:                   

یک ریزالور روش بازخورد یا فیدبک برای تعریف موقعیت مطلق می باشد. استاتور دو موج به وجود می آورد یکی موج. A و دیگری موج B، موج A با زاویه ای جلوتر از موج. B قرار می گیرد، روتور در حال کار هم، یک موج سوم به نام. C تولید می کند. این ها توسط یک ولتاژ سینوسی تغذیه می شوند و روی محور خود می گردند.
سیگنال موج C، از دو موج A و. B استخراج می شود. علت اصلی تحریک سیگنال های استخراجی برای تغییر جهت و زاویه موقعیت، چرخش موج. C می باشد.

مواردی از کاربرد انکودرها:

  • اندازه گیری سرعت (Speed Measurement)
  • اندازه گیری موقعیت (Position Measurement)
  • اندازه گیری زاویه (Angel Measurement)
  • اندازه گیری جهت حرکت شفت (Direction Detection )
  • ماشین های CNC
  • ماشین های چاپ
  • آسانسور
  • رباتهای صنعتی
  • ماشین های بسته بندی

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.