info@pargaran.com بازدید کننده محترم، تا اطلاع ثانوی جهت استعلام محصولات وثبت درخواست تنها ازطریق ایمیل با ما در ارتباط باشید
×

انکودر و انواع آن

پرگاران
18 اردیبهشت 1401
زمان مطالعه را وارد کنید دقیقه زمان برای مطالعه
encoder | انکودر
امتیاز بدهید

انکودر (کدبندی) و انواع آن | Encoder

انکودر ها دستگاه های حسگری هستند که هدف آنها ارائه بازخورد در مورد حرکت اجسام به سیستم های کنترل است. 

این بازخورد به سیستم کنترل اجازه می دهد تا تعیین کند که آیا شی مورد نظارت به درستی جابجا شده یا قرار گرفته است و اجازه می دهد تا تنظیماتی انجام شود یا اقداماتی بر اساس حرکت و موقعیت جسم انجام شود.

انکودر در تکنولوژی های مختلف، از حرکت (motion) استفاده می کند و آن را به سیگنال الکتریکی تبدیل می کند.

سیگنال ایجاد شده به دستگاه کنترل کننده مانند PLC ارسال و تبدیل می شود، به این معنی که
مقیاس پذیر (scaled) می شود، تا یک مقدار را ارائه دهد که بعدا در برنامه استفاده شود.

یک عملیات برش یا ماشینی را تصور کنید که برای تولید منظم مواد با طول ثابت مشخص طراحی شده است. 

مواد خام، مانند پارچه، به طور مداوم از یک قرقره وارد دستگاه می شود.

ماشین باید تعیین کند که چه زمانی طول مواد مورد نظر برای برش از قرقره به نوار نقاله دستگاه وارد شده است و سپس باید به تیغه برش دستور دهد تا دقیقاً در لحظه مناسب از روی مواد عبور کند تا طول مناسب مواد برش را تولید کند.

از یک انکودر یا رمزگذار در کاربردهایی مانند این استفاده می شود تا به مدار کنترل دستگاه بگوید چه زمانی باید برش را انجام دهد.

انواع انکودر

در بیشتر موارد اساسی از انکودر برای اندازه گیری موارد زیر استفاده می شود.

  • مکان (position)
  • سرعت (speed)
  • جهت (direction)
  • شمارش (counts)

چندین روش مختلف وجود دارد که انکودرها را می توان برای برنامه های کاربردی کنترل حرکت مشخص کرد. 

متداول‌ترین رویکرد این است که این دستگاه‌ها را بر اساس نوع حرکتی که نظارت می‌شود، خطی (خط مستقیم) یا چرخشی مشخص کنیم.

 

 سه نوع رایج انکودر عبارتند از:

خطی (Linear)

چرخشی (Rotary)

زاویه دار (Angle)

انکودر خطی (Encoder Linear)

رمزگذارهای خطی با حرکت اجسام در طول یک مسیر یا خط، مانند برنامه برش به طول که قبلا ذکر شد، سروکار دارند.

 این نوع رمزگذار از یک مبدل برای اندازه‌گیری حرکت یا فاصله بین دو نقطه استفاده می‌کند،

 گاهی اوقات از یک کابل (فاصله‌های طولانی‌تر) یا یک میله کوچک (فاصله‌های کوتاه‌تر) استفاده می‌کند.

 در این موارد، یک کابل بین مبدل رمزگذار و جسم متحرک اجرا می شود. همانطور که جسم حرکت می کند،

 مبدل داده ها را از کابل جمع آوری می کند و یک سیگنال خروجی آنالوگ یا دیجیتال تولید می کند که برای تعیین حرکت یا موقعیت جسم استفاده می شود

Encoder Linear
انکودر خطی

انکودر چرخشی (Encoder Rotary)

رمزگذارهای چرخشی برای ارائه بازخورد در مورد حرکت یک جسم یا دستگاه در حال چرخش، مانند شفت یک موتور، استفاده می شود. 

رمزگذار چرخشی موقعیت زاویه ای شفت متحرک را به سیگنال خروجی آنالوگ یا دیجیتال تبدیل می کند که سپس یک سیستم کنترل را قادر می سازد تا موقعیت یا سرعت شفت را تعیین کند.

انکودرهای چرخشی ممکن است حاوی شفت باشند یا می توانند از طرحی باشند که به عنوان رمزگذارهای سوراخ دار شناخته می شوند، به این معنی که می توانند مستقیماً روی یک محور چرخشی مانند موتور نصب شوند.

Encoder Rotary
انکودر چرخشی

رمزگذارهای عبوری با اندازه های بسیار متنوعی در دسترس هستند و دارای گزینه های نصب گیره یا پیچ تنظیم هستند که آنها را برای اتصال در برنامه های طراحی ماشین مناسب می کند.

فلنج ها برای قرار دادن انکودر و جلوگیری از چرخش آن با محور متحرک استفاده می شوند.

انکودر های زاویه (Encoder Angle)

انکودرهای زاویه شبیه به انکودرهای چرخشی هستند، زیرا آنها بر حرکت چرخشی نظارت می کنند و بازخورد ارائه می کنند، اما از این جهت متفاوت هستند که انکودرهای زاویه تمایل به ارائه دقت بالاتر دارند.

Encoder Angle
انکودر زاویه ای

تکنولوژی ساخت انکودر

متداول ترین تکنولوژی های به کار رفته در ساخت انکودر شامل:

مغناطیسی (magnetic)

مکانیکی (mechanical)

مقاومتی (resistive)

اپتیکال (optical)

اپتیکال، متداول ترین تکنولوژی ساخت به کار رفته در انکودرهاست

انکودرها در دو نوع زیر، نیز دسته بندی می شوند.

  • مطلق (absolute)
  • افزایشی (incremental)

انکودرهای مطلق و افزایشی

هر دو رمزگذار خطی و چرخشی به صورت رمزگذار مطلق یا افزایشی در دسترس هستند که خروجی سیگنال مورد نظر را برای رمزگذار توصیف می کند. 

با یک رمزگذار مطلق، سیگنال خروجی تولید شده توسط دستگاه منجر به مجموعه ای منحصر به فرد از بیت های دیجیتالی می شود که با موقعیت خاصی از شی مورد اندازه گیری مطابقت دارد.

 حتی اگر برق قطع شود، رمزگذار مطلق با طراحی خود می تواند موقعیت شی را تعیین کند زیرا یک سیگنال دیجیتال خاص در ارتباط با هر موقعیت وجود دارد.

انکودرهای مطلق روتاری در هر دو طرح تک چرخشی و چند چرخشی موجود هستند.

رمزگذارهای  تک چرخشی قادر به ارائه اطلاعات در هر چرخش شفت هستند. 

انکودرهای چند چرخشی قادر به ارائه اطلاعات در مورد موقعیت در بسیاری از چرخش های موقعیت شفت، حتی تعداد زیادی چرخش هستند.

رمزگذارهای مطلق در برنامه هایی استفاده می شوند که دانستن موقعیت دقیق یک شی مهم است.

 همچنین در شرایطی که ماشین یا فرآیند برای درصد زیادی غیرفعال است یا با سرعت بسیار پایین حرکت می کند، استفاده می شود.

انکودرهای افزایشی از روش ساده‌تری برای شمارش حرکت استفاده می‌کنند و بر تعیین موقعیت جسم با شمارش تعداد پالس‌ها و سپس استفاده از آن برای محاسبه موقعیت تکیه می‌کنند. 

از آنجا که آنها بر شمارش پالس متکی هستند، هیچ امضای دیجیتال منحصر به فردی وجود ندارد که بتوان از آن برای تعیین موقعیت مطلق استفاده کرد. 

از این رو در صورت قطع برق، انکودرهای افزایشی باید به یک موقعیت اصلی یا نقطه مرجع ارجاع داده شوند تا شمارنده را بتوان تنظیم مجدد کرد و سپس برای محاسبه حرکت نسبی استفاده کرد

فناوری های سنجش انکودرها

چندین فناوری سنجش مختلف وجود دارد که ممکن است در یک انکودر برای تشخیص حرکت یا موقعیت استفاده شود.

 متداول‌ترین فناوری‌های سنجشی که در طرح‌های انکودر استفاده می‌شوند عبارتند از:

نوری

مغناطیسی

خازنی

مربعی

انکودرهای نوری

رمزگذارهای نوری دقیق ترین روش های سنجش هستند. یک انکودر نوری چرخشی از یک منبع نور مانند یک LED و یک دیسک چرخان تشکیل شده است که با یک سری خطوط مات و شکاف های متناوب نیمه شفاف طراحی شده است.

با عبور نور از دیسک چرخان، یک حسگر نوری که در طرف مقابل دیسک نصب شده است، نور را تشخیص می دهد و یک سیگنال الکتریکی سینوسی تولید می کند که مربوط به وجود نور شناسایی شده از شکاف های نیمه شفاف و عدم وجود نور از خطوط مات است.

سپس یک مدار الکتریکی سیگنال سینوسی را به سیگنال موج مربعی تبدیل می کند که مجموعه ای از پالس های بالا و پایین است.

این پالس‌ها به مدار کنترلی فرستاده می‌شوند که می‌توان از آن برای اندازه‌گیری تعداد پالس‌ها در حین چرخش انکودر استفاده کرد و از آن داده‌ها برای تعیین موقعیت محور چرخان یا کنترل برخی اقدامات بر اساس حرکت یا موقعیت استفاده کرد.

انکودرهای مغناطیسی

رمزگذارهای مغناطیسی به تشخیص تغییر در شار مغناطیسی برای تعیین حرکت و موقعیت یک جسم متکی هستند.

انکودر چرخشی مغناطیسی از یک دیسک مغناطیسی تشکیل شده است که تعدادی قطب مغناطیسی در امتداد محیط آن قرار دارد. 

یک حسگر در کنار دیسک قرار می گیرد و با چرخش دیسک، حسگر تغییر میدان مغناطیسی را با عبور قطب های مختلف در سطح دیسک از نزدیکی سنسور تشخیص می دهد.

میدان مغناطیسی در حال تغییر برای تولید یک سیگنال خروجی سینوسی استفاده می شود که می تواند به یک پالس مربع برای شمارش توسط مدار کنترل تبدیل شود.

حسگر مورد استفاده در این انکودرها می تواند از اثر هال استفاده کند که تغییر ولتاژ را تشخیص می دهد یا می تواند یک سنسور مغناطیسی مقاومت باشد که می تواند تغییر میدان مغناطیسی را مستقیماً تشخیص دهد.

انکودرهای خازنی

انکودرهای خازنی یک فناوری سنجش نسبتا جدید برای طراحی رمزگذار هستند. 

اصل کار بر تشخیص تغییر در ظرفیت با استفاده از سیگنال مرجع فرکانس بالا متکی است.

به عنوان مثال، با یک رمزگذار خازنی دوار، یک آرایش سه قسمتی برای فعال کردن رمزگذاری سیگنال استفاده می شود – یک فرستنده ثابت، یک روتور و یک گیرنده ثابت. فرستنده یک سیگنال یا جریان الکتریکی با فرکانس بالا تولید می کند که از روتور به سمت گیرنده می گذرد.

یک الگوی سینوسی که بر روی روتور در فلز نقش بسته است، سیگنال AC را با چرخش روتور تعدیل می کند و گیرنده سیگنال مدوله شده را به مجموعه ای از پالس های خروجی تبدیل می کند که می توانند برای ایجاد افزایش حرکت چرخشی استفاده شوند.

روتور یک واکنش خازنی متغیر بین سیگنال تولید شده توسط فرستنده و فلز روی روتور ایجاد می کند که باعث ایجاد اعوجاج قابل پیش بینی و تکرار در میدان AC می شود.

انکودرهای مربعی

در حالی که از انکودرهای تک کانالی می توان برای ایجاد حرکت و حرکت استفاده کرد، آنها از این محدودیت رنج می برند که نمی توانند جهت حرکت را حس کنند.

برای مثال، در یک رمزگذار چرخشی، یک حرکت در جهت عقربه‌های ساعت، سیگنال خروجی مشابهی را با حرکت خلاف جهت عقربه‌های ساعت ایجاد می‌کند، بنابراین خروجی الکتریکی رمزگذار نمی‌تواند جهت چرخش را تشخیص دهد، فقط میزان حرکت را تشخیص می‌دهد.

این نقص را می توان با استفاده از چیزی که به عنوان رمزگذار مربعی شناخته می شود برطرف کرد.

انکودرهای مربعی از دو کانال خروجی استفاده می کنند که سیگنال های خروجی الکتریکی آنها خارج از فاز هستند. 

برای انجام این کار، دیسک کد داخل یک رمزگذار مربعی شامل دو مسیر است – یکی برای هر یک از دو کانال سیگنال A و B.

کدگذاری این مسیرها در دیسک کد به گونه ای است که هنگام تولید سیگنال ها (مثلا با استفاده از یک منبع نور نوری)، پالس موج مربعی از کانال A از نظر الکتریکی 90 درجه با پالس موج مربعی کانال B خارج از فاز است.

در مورد یک انکودر چرخشی که در جهت عقربه های ساعت می چرخد، برای مثال، موج مربعی کانال A. پالس‌های کانال B را هدایت می‌کنند و هنگامی که جهت چرخش در خلاف جهت عقربه‌های ساعت تغییر می‌کند، پالس‌های کانال B به کانال A هدایت می‌شوند. 

استفاده از دو کانال سیگنال که تغییر فاز دارند، به مدار کنترلی اجازه می‌دهد تا رمزگذار را دریافت کند.

پالس های خروجی برای تشخیص جهت حرکت. همین اصل در مورد رمزگذارهای حرکت خطی نیز صدق می کند.

رمزگذارهای مربعی افزایشی اغلب یک کانال سیگنال اضافی به نام نشانگر یا شاخص اضافه می کنند که برای ایجاد یک نقطه مرجع است که می تواند برای تعیین موقعیت و همچنین جهت حرکت استفاده شود.

کاربرد انکودر

شمارش (counts)

اندازه گیری (measuring)

کنترل سرو یا اینورتر (servo or VFD control)

کنترل سرعت اینورتر با انکودر

انکودر روی اینورتر می تواند برای فیدبک سرعت به کار رود.

به این دلیل که ممکن است برای کنترل اینورتر، از یک پمپ روی اینورتر استفاده کنید تا مخزن را پر از مایع کند.

به همین منظور شما یک سرعت مشخص را درخواست می کنید و لازم است اطمینان حاصل کنید که پمپ اینورتر در همان سرعت مورد نظر است.

servo or VFD control
کنترل سرو با اینورتر

ارتباط فرآیندهای اندازه گیری و انکودر

برای مثال: شما می خواهید قطعات محصول آلومینیومی را با اندازه های مشخص برش بزنید.

به همین منظور یک رول طولانی از یک صفحه آلومینیوم را با استفاده از یک ماشین برش عبور می دهید و نیاز دارید که مقدار ورودی آلومینیوم را اندازه بگیرید.

در این صورت می توانید صفحات را به اندازه مناسب برش بزنید تا بتوانند به صورت جداگانه در سایر فرآیندها استفاده شود.

measuring
اندازه گیری
  • انکودر به نقاله وصل و طول ماده ورودی برای برش را می خواند.
  • این فیدبک می تواند برای تنظیم تیغه برش برای قطع طول مورد نیاز استفاده شود.

کاربرد شمارشی انکودر

برای مثال: نوار نقاله ای را در نظر بگیرید که بطری هایی روی آن نقاله در حال حرکت هستند.

بطری ها هنگام ورود با استفاده از یک سنسور photo-eye sensor شمارش می شوند.

آن ها یک سر آلومینیومی هم دارند که این سر ضد ضربه باید به بطری متصل شود.

وقتی که آلومینیوم محکم شد، بطری به سمت نقاله حرکت می کند و خروج آن از طریق سنسور photo-eye sensor تایید می شود.

موارد مورد نیاز برای این حالت شامل موارد زیر است:

  1. تعداد بطری هایی که به قسمت مونتاژ وارد می شوند باید در یک بازه (frame) زمانی از پیش تعیین شده خارج شوند.
  2. بطری ها نباید در مقابل سنسور های ورود و خروج قرار بگیرند.
  3. بطری ها نباید بیش از زمان تعیین شده در مقابل سیلر (sealer) قرار بگیرند.
  4. این خط مونتاژ باید به اندازه کافی منعطف باشد تا
    برای انواع بطری ها و محل قرار گیری سنسورهای ورود و خروج قابل استفاده باشد.
counts

ملاحظات انتخاب انکودر مناسب

انتخاب یک انکودر مستلزم درک شرایط محیطی برنامه و سطوح عملکرد مطلوب است.

 در زیر برخی از ملاحظات انتخابی وجود دارد که باید هنگام تصمیم گیری در مورد منبع یابی محصول رمزگذار بررسی شوند.

چه نوع حرکتی نظارت می شود – خطی یا چرخشی؟

چه پارامترهایی اندازه گیری می شوند – موقعیت، سرعت حرکت؟

آیا ضبط جهت مهم است؟ – این کمک می کند تا مشخص شود که آیا یک انکودر تک کانالی کافی است یا اینکه آیا به یک رمزگذار چند کاناله نیاز است یا خیر.

شرایط محیطی خاصی که انکودر در معرض آن قرار می گیرد چیست؟ – این به تعیین مناسب ترین فناوری سنجش برای انکودر کمک می کند. 

این شامل قرار گرفتن در معرض احتمالی با:

  • گرد و خاک
  • مرطوب
  • مواد شیمیایی سوزاننده یا خورنده
  • شوکه شدن
  • لرزش
  • افراط در دما

آیا برنامه مورد نظر می تواند در صورت قطع برق، یک خانه مجدد داشته باشد؟ 

این به ایجاد نیاز به انکودرهای افزایشی در مقابل مطلق کمک می کند.

چه مقدار وضوح برای اندازه گیری مورد نیاز است؟

الزامات الکتریکی برای سیستم چیست؟ – این شامل در نظر گرفتن رابط خروجی مانند رابط های نقطه به نقطه، رابط های فیلدباس یا رابط های اترنت است.

چه بسته بندی و طراحی مکانیکی برای برنامه مناسب است؟

برای محرک‌های دوار، این شامل تصمیم‌گیری در مورد رمزگذار شفت در مقابل سوراخ، نوع مکانیسم قفل، اندازه سوراخ، و اینکه بسته‌بندی رمزگذار مهر و موم شده یا در معرض بهتر است، می‌شود.

منبع

در صورت هرگونه سوال و نظر با مجموعه پرگاران تماس حاصل فرمایید.

دیدگاهتان را بنویسید

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

مطالب مرتبط

انواع سنسورها

انواع سنسورها انواع مختلف سنسورها(sensor) بخشی از زندگی روزمره در خانه و محل کار هستند. احتمالاً روزی نمی گذرد ...
پرگاران
07 مهر 1400

فلومتر توربین (Turbine flow meter)

فلومتر توربین (Turbine flow meter) فلومتر توربین یکی از دقیق ترین متر سنج موجود است و به همین ...
پرگاران
17 مهر 1400

ماژول های سخت افزاری سیستم حفاظت از ماشین آلات Bently Nevada 3500

ماژول های سخت افزاری سیستم حفاظت کدام اند ؟ امروز می‌خواهیم در مورد ماژول‌های سخت‌افزاری سیستم‌های محافظت ...
پرگاران
20 خرداد 1401
فیلدهای قابل نمایش را انتخاب کنید. بقیه فیلد ها مخفی خواهند شد
  • تصویر
  • کد محصول
  • نمره
  • قیمت
  • موجود
  • دسترسی
  • توضیح
  • عرض
  • اندازه
  • ویژگی ها
  • فیلد دلخواه
مقایسه