معرفی انکودر

موضوع مقاله : معرفی انکودر (Encoder)
گردآوری : کارشناس بخش تیم پشتیبانی اتوماسیون صنعتی نادین تک

تعریف انکودر
انکودر در لغت رمز گذار معنا می شود. در واقع یک تجهیز الکترومکانیکی است که حرکت یک جسم را به یک کد دیجیتال (۰-۱ Pulse) یا آنالوگ (۴-۲۰mA or 0-10V) تبدیل میکند و این کد در تجهیز دیگری به نام دیکودر (Decoder) یا رمز گشا با توجه به نیاز به تعداد دوران یا سرعت زاویه ای و یا مسافت تبدیل می شودهم چنین می توان گفت حسگری است که به محور چرخ، چرخ دنده یا موتور وصل می شود و میتواند میزان چرخش را اندازه گیری کند. با اندازه گیری میزان چرخش می توانید جا به جایی، سرعت، شتاب یا زاویه چرخشی را تعیین کنید.

انکودر ( Encoder ) یک نوع خاصی از سنسور هامی باشد که اطلاعات موقعیت را دریافت کرده و این اطلاعات را به تجهیزات دیگر رله می کند. انکودر ها جهت تشخیص موقعیت (position ) ، سرعت ( velocity) و جهت گردش شفت موتور direction) و سایر تجهیزات متحرک مکانیکی استفاده میشود. آن ها اطلاعات لازم برای کنترل دقیق سرعت در اپلیکیشن های مثل موقعیت یابی یک میز گردان rotary table ، برداشتن و در جایی گذاشتن pick and place ، مونتاژ ماشین آلات ، بسته بندی ، روباتیک و غیره را ایجاد می کنند.

یکی از مشخصات مهم یک انکودر دانستن تعداد پالس ارسالی در یک دور می باشد . مثلا فرض کنید بر روی انکودر عبارت ۳۶۰ پالس در دور وجودداشته باشد . این بدان معنا می باشد که اگر شفت انکودر یک دور کامل بزند , خروجی انکودر ۳۶۰ پالس ارسال می کند. جهت شمارش این تعداد پالس می توان از میکروکنترلرها و یا PLC ها استفاده نمود. درسیستمهای PLC حتما باید از کارتهای مخصوص شمارنده های سرعت بالا استفاده شود.

انکودر ها موقعیت را با سه فناوری متفاوت تشخیص میدهند:
۱-نوری optical :
انکودر های نوری ، دقیق ترین نوع انکودر ها هستند. وقتی یک انکودر نوری را انتخاب میکنیم ، خیلی مهم است که انکودر مذکور حفاظت های اضافی برای جلوگیری از آلودگی ناشی از گرد و غبار ، لرزش (vibration) و سایر شرایط رایج در محیط های صنعتی را داشته باشد.

۲-مغناطیسی magnetic :
انکودر های مغناطیسی با وجود اینکه از انکودر های نوری مقاوم ترند و اغلب در محیط های در معرض آلودگی ، بخار، لرزش و سایر انواع تداخل های محیطی استفاده می شوند ولی قدرت تفکیک (resolution) یا دقت انکودر های نوری بالاتر می باشد.

۳-خازنی capacitive:
انکودر های خازنی نسبت به دو مدل قبلی در دنیای صنعت تازه وارد محسوب می شوند. انکودر های خازنی از نظر نیرومندی مانند مدل های مغناطیسی هستند ولی قدرت تفکیک پذیری انکودر های نوری از انکودرهای خازنی بالاتر است. البته انکودر های خازنی بدون توجه به نوع تکنولوژی مورد استفاده قابلیت تشخیص حرکت و تبدیل آن به سیگنال های استاندارد رایج در صنعت را دارا هستند.

انکودرها از لحاظ ساختمان در دو نوع:
۱-خطی (Linear encoder)

۲-چرخشی (Rotary encoder)

تقسیم بندی شده اند.

انکودر خطی:
این نوع انکودر به منظور اندازه گیری حرکت خطی مورد استفاده قرار می گیردو از لحاظ ساختمانی در انواع نوری ، مغناطیسی و مقاومتی تولید می شوند. انکودر خطی مدل نوری دارای خروجی دیجیتال و انکودر خطی مدل مغناطیسی و مقاومتی دارای خروجی آنالوگ است. این انکودرها در دستگاههایی مثل دستگاه پرس برای اندازه گیری میزان حرکت طولی پیستون جک ودر غلتکها برای اندازه گیری میزان فاصله طولی بین توپی های غلتک استفاده می شوند.

انکودر دوار:
انکودر دوار یا شافت انکودر (Shaft encoder) ، در واقع یک تجهیز الکترومکانیکی است که موقعیت یا حرکت زاویه ای یک شافت یا یک محور را به یک کد آنالوگ یا دیجیتال تبدیل میکند. این نوع انکودر به طور معمول از یک با دو جفت LED فرستنده و گیرنده و یک دیسک مدرج (سیاه و سفید یا جای خالی و جای پر) استفاده می کند. دیسک مدرج مابین سنسورهای فرستنده و گیرنده قرار دارد و این مجموعه بر روی محور چرخان دستگاه قراردارد. هنگام چرخش شافت دیسک درجه بندی شده به همراه شافت می چرخد و سنسورهای گیرنده وفرستنده ثابت می مانند. درنتیجه سیگنالی که از سمت فرستنده به گیرنده ارسال می شود توسط چرخش دیسک به طور متوالی قطع و وصل می شود به این صورت ما در خروجی گیرنده یک قطار از پالسهای متوالی صفر و یک منطقی داریم. این پالسها همان کدهایی هستند که انکودر تولید میکند و برای اینکه تبدیل به موقعیت و یا تعداد دوران شافت شود به ورودی یک دیکودر داده می شود. هر چه تعداد نقاط سیاه و سفید روی دیسک بیشتر باشد تعداد این صفر و یک های منطقی در یک دوران کامل( ۳۶۰ درجه) بیشترمیشودو درنتیجه دقت اندازه گیری آن افزایش می یابد.

و از لحاظ عملکرد نیز در دو نوع:

۱-انکودر مطلق (Absolute encoder)

۲-انکودر افزایشی (Incremental encoder)

تقسیم بندی شده اند.

انکودر افزایشی (Incremental encoder) :
اگر انکودر فقط دارای یک ردیف پالس باشد نمی تواند به درستی جهت چرخش را نشان دهد و باید دارای پالس دومی نیز باشد که به این منظور باید یک فرستنده و گیرنده نوری دیگر به مجموعه اضافه شود. بنابر این در لحظاتی که نمی توان جهت چرخش شفت را تشخیص داد(در لحظاتی هر دو پالس یک منطقی و در لحظاتی صفر منطقی هستند) نیاز به پالس سومی داریم که این پالس بر اثر یک دور چرخش کامل به وجود می آید که به آن پالس فرمان میگویند و از آن برای شمارش تعداد دوران نیز استفاده می شود.

انکودر مطلق (Absolute encoder) :
یکی از ایرادات انکودرهای افزایشی این است که شمارش پالسهای 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 زیرانقطه صفر برای دستگاه به هنگام راه اندازی مجدد کم یا تعریف نشده است این بدان معناست که چنانچه قدرت را از یک ماشین الکتریکی با انکودری که دارای چرخاننده الکتریکی است بگیریم دیگر انکودر موقعیت صحیح را نخواهد دانست. برای حل این مشکل از انکودرهای مطلق استفاده می شود و در این صورت ماشین همیشه موقعیت خود را می داند. در انکودر مطلق دیسکی که دارای چندین گروه از قطعات به فرم دایره های متحدالمرکز نقطه شروع دایره های متحدالمرکز در مرکز دیسک انکودر چرخشی است استفاده می شود. 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 مطلق 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.

برای مشاهده انواع محصولات انکودر و مشخصات کامل آنها به سایت نادین تک مراجعه نمایید :

http://e-sensor.biz/Encoders/encoder-sheft
برای مشاهده مقالات مرتبط با انواع ابزارآلات دقیق و اتوماسیون صنعتی به سایت پشتیبانی نادین تک مراجعه نمایید :

http://nadintech.com/…/%D8%A7%D8%AE%D8%A8%D8%A7%D8%B1-%D9%…/