انکودر

برای توضیح و درک عملکرد انکودر به زبان ساده ترابتدا باید بدانیم که انکودر چیست و چگونه کار می کند؟ این ابزار سنجش چه کارهایی می کند و چگونه می توان با آن کارکرد و انواع آن چیست؟

انکودر چیست؟

انکودر ابزار سنجشی است که به وسیله آن حرکت های خطی و دورانی ( مکانیکی ) به سیگنالهای دیجیتالی صفر یا یک تبدیل می شود . به صورتی که بتوان مولفه ها ومشخصه های متفاوتی از آن سیگنال را مورد استفاده قرار داد. البته بعضی انکودرهاخروجی آنالوگ صفر تا 10 ولت و یا 4 تا 20 میلی آمپر دارند. یکی از استفاده های فراوان ومهم این ابزار در سروموتورها می باشد، به این صورتی که خروجی انکودر به اینورتر مخصوص سرو موتور منتقل می شود. از دیگر بخشهایی که انکودر بسیار مورد استفاده قرار می گیرد ونشان دهنده کاربرد فراوان آن است،

دراتوماسیون صنعتی می باشد .به طوریکه درصنایع بسته بندی ودستگاه های صنعتی که سرعت و موقعیت نیاز به اندازه گیری دارد، از انکودرهای مختلف برای این کار استفاده می کنند.

انکودر چگونه کارمی کند؟

انکودر حرکات مکانیکی دستگاه را به پالس های الکتریکی تبدیل می کند، تا بتوانیم به وسیله آن دستگاه را کنترل کرده و از آن به عنوان فیدبک استفاده کنیم.

در واقع انکودر با تبدیل حرکت مکانیکی به پالس الکتریکی امکان خوانده شدن توسط تجهیزاتی مانند PLC را به ما می دهد. در نتیجه ما می توانیم از طریق PLC توسط این سیگنال فرآیند را کنترل کنیم. مثل یک کار به موقع دستگاه برش کاغذ که وقتی طول آن زیر دستگاه به یک متر رسید، برش را انجام می دهد.

توضیح ساده تر در مورد عملکرد انکودرها مثال چرخی می ماند که با قطر ده سانتی متر به یک انکودر بسته شده است. هر دور کاملی که چرخ انجام می دهد، 3600 پالس تولید می کند، که  این عدد در واقع محیط طی شده دایره چرخ را بیان می کند. به این ترتیب می توان نسبت برنامه ریزی شده در انکودر را محاسبه کرد.

یعنی به ازای هر دور کاملی که 3600 پالس تولید می شود، با شمارش پالس ها می توان هم میزان چرخش و در نتیجه میزان جابه جایی را نیز اندازه گیری کرد. به این ترتیب هر چه تعداد پالس های تولید شده بیشتر شوند، اندازه و دقت محاسبه حرکت هم بیشتر می گردد.

البته در صورتی آی سی متصل شده به انکودر قادر به شمردن پالس ها است که کریستال مورد نیاز برای شمارش پالس ها در آن موجود باشد.

کاربرد انکودر چیست؟

یکی از پر کاربردترین استفاده از انکودر در ماشین آلات بسته بندی و پرکنهای صنعتی می باشد. به عنوان مثال اگر بخواهید مقدار سرعت موتور را بر روی یک عدد ثابتی کنترل کنید،  این کار کمی ممکن است مشکل باشد. زیرا که شما نیاز دارید تا از موتور یک فیدبک داشته باشید، که برای این کار شما نیاز به انکودر دارید.

همچنین مطمئن شوید ککه سرعت موتور به همان اندازه ای است که شما تغییرات را روی آن اعمال کرده اید. برای این کار شما باید خروجی انکودر را اندازه گیری کنید، که آن از طریق در نظر گرفتن ضرایب گیربکس و کوپلینگ که به آن کنترل موقعیت نیز گفته می شود، می توانید مسافت طی شده را اندازه گیری نمایید.

کاربرد انکودرها در اندازه گیری سرعت و موقعیت، اندازه گیری زاویه و جهت حرکت شفت، ماشین های CNC و چاپ، آسانسورها، روبات های صنعتی و ماشین های بسته بندی م یباشد. همچنین ماشین های برش، ماشین آلات حمل و نقل و سورتر از دیگر کاربردهای انکودرها هستند.

انواع انکودر

انکودرها از تکنولوژی های مختلف استفاده کردهو سیگنال تولید می کنند، و بر این اساس نیز دسته بندی می شوند. رایج ترین تکنولوژی انکودرها، نوع مغناطیسی، مکانیکی، مقاومتی و نوری می باشد، که نوع نوری از همه رایج تر است.

همچنین انکودرها بر اساس نوع سیگنال به دو نوع Incremental و Absolute هستند. انکودر نوع Incremental سیگنال صفر و یک تولید می کند، که نشان می دهد موقعیت از یک نقطه به نقطه دیگر تغییر کرده است. انکودرهای آسانسور جزو این دسته می باشند.

در انکودر نوع Absolute علاوه بر تغیر موقعیت از یک WORD یکتا برای هر موقعیت مکانی شفت می توان استفاده کرده تا موقعیت دقیق آن را نشان دهد.

انواع انکودر از لحاظ ساختمانی به دو مدل خطی و چرخشی یا دورانی تقسیم می شوند. همینطور انکودرها از لحاظ عملکرد و ساختمان داخلی به سه دسته نوری، مغناطیسی و خازنی هستند.

نیز انکودر از لحاظ نوع خروجی به دو نوع مطلق و افزایشی تقسیم بندی می گردند. این انکودرها در اوتوماسیون صنعتی و سیستم های کنترلی برای اینکه از خروجی فیدبک برای کنترلر ارسال کنند، نصب می شوند.

 پارامترهایی که این وضعیت را مشخص می کنند، شامل موارد زیر هستند:

  • اندازه گیری سرعت
  • اندازه گیری موقعیت و کنترل آن
  • جهت چرخش شفت

همینطور بسیاری از انکودرها دارای چند سیم مختلف هستند که از شش دسته تشکیل شده اند:

  1. سیم ولتاژ ( VCC )
  2. سیم زمین ( GND ) انکودر
  3. سیم A برای پالس اول
  4. سیم B برای پالس دوم با اختلاف فاز 90 درجه نسبت به پالس A
  5. سیم Z که برای هر دور کامل یک پالس تولید می کند.
  6. سیم شیلد دار برای حذف نویز

دسته بندی خروجی انکودرها

انکودرهایی که سیگنال Incremental تولید می کنند، در دو تک کانال و ربعی عرضه می شوند. نوع تک کانال ( تاکومتر ) که معمولا در سیستم هایی که در یک جهت می چرخند کاربرد دارند. این نوع انکودرها اطلاعات ساده ای را در اختیار می گذارند.

اما انکودرهای ربعی که در سیستم های پیشرفته و پیچیده به کار می روند، دو کانال A و B دارند. این دو کانال دارای 90 درجه اختلاف فاز از لحاظ الکتریکی هستند. در انکودر ربعی به وسیله این دو کانال می توان سرعت چرخش و جهت چرخش محور را به دست آورد.

اما چگونه موج مربعی یا ربعی در انکودر تشکیل می شود؟

موج در انکودرهای نوع Incremental از یک صفحه با شیارهای ویژه نوری توسط یک LED عبور می کند، و این نور پس از آن توسط یک سنسور دریافت می شود. این سنسور که از نوع فتو الکترونیک است، پس از دریافت نور موج سینوسی تولید می کند.

موج سینوسی نیز به وسیله یک مدار مربع ساز به موج مربعی تبدیل می شود. اینگونه بعد از ارسال موج مربعی برای PLC می توانیم پروسه مورد نظر را کنترل کنیم.

در انکودرهای نوع Incremental یک پالس به ازای یک دور کامل تولید می شود، که در یک خروجی مجزا به نام Z آن را ارائه می کند، که برای نقاط صفر دستگاه ها کاربرد دارد.

برای تعریف رزولشن انکودر می توان گفت به تعداد پالسی که به ازای یک دور چرخش کامل که به وسیله انکودر ایجاد شده می باشد، که هر چه این عدد بالاتر، دقت سیستم نیز بیشتر می شود.

 انکودر آسانسور Autonics

این انکودر که به انکودرهای آسانسور نیزمعروف است، برای تعیین موقعیت، سرعت، و جهت سرعت شفت وحرکت مکانیکی مورد استفاده قرارمی گیرد.

انکودر Autonics پالس های گوناگون و دقیق از جمله پالس های 1024، 2048، 3600 و غیره ( از 10 تا 10000 ) تولید می کند. Autonics جزو انکودرهای مستقل و رایج در بازار است. این انکودر همچنین از جمله انکودرهای Incremental می باشد.

جدای ازنوع ومدل انکودر اطلاعات مورد نیاز برای کنترل دقیق برنامه هایی نظیرموقعیت انتخاب دوار جدول ومکان، مونتاژو بسته بندی، و نیز ارائه نوع جهت گیری به عنوان یک نقطه مرجع برای کنترل موقعیت توسط انکودرها فراهم می شود.