انکودر ها (رمزگذار) ها نوعی سنسور هستند. در دنیای کنونی نقش سنسورها هر روزه در حال افزایش است. سنسورها داده‌های مناسبی را برای تصمیم‌گیری در اختیار سیستم‌های کنترلی قرار می‌دهند. بنابراین چنانچه سنسورها به درستی عمل نکنند قوی‌ترین پردازشگرها نیز عملکرد مطلوبی نخواهند داشت. انکودرها نیز نوعی از سنسورها هستند که در این مقاله با آن‌‌ها آشنا خواهیم شد.

این مقاله به منظور آشنایی بیشتر با انکودر می باشد. برای مشاهده و خرید انواع محصولات انکودر با مراجعه به فروشگاه الکتروملل می توانید با استفاده از فیلتر ها محصول مد نظر خود را انتخاب کنید و یا در صورت نیاز از مشاوران تخصصی راهنمایی دریافت کنید.

انکودر (اینکودر) چیست؟

انکودرها در دسته سنسورها قرار می‌گیرند. در هنگامی‌که شفت این قطعات به حرکت درآید، پالسی را متناسب با میزان چرخش یا حرکت خطی تحویل می‌دهند. این پالس این امکان را می‌دهد تا میزان تغییر در مکان، سرعت، شتاب یا زاویه چرخشی را تعیین کنید.

انکودر (اینکودر) چیست؟
انکودر (اینکودر) چیست؟

وظیفه اصلی انکودرها گرفتن بازخورد از حرکت دستگاه‌ها و تبدیل آن به یک داده قابل استفاده برای سیستم‌های کنترلی و پردازشگرهاست. لغت انکودر  (Encoder)در فارسی به رمزگذار ترجمه شده است. دلیل این نامگذاری به تبدیل حرکت به رمز (کد) توسط انکودر است.

نحوه عملکرد انکودر (اینکودر)

همانگونه که در بالا توضیح داده شد، در واقع انکودرها حرکت مکانیکی را به یک سیگنال الکتریکی تبدیل می‌کنند. سیگنال خروجی تولید شده توسط سیستم‌های کنترلی مختلف از جمله PLC ها قابل خواندن است. سیستم‌های کنترلی با استفاده از سیگنال دریافتی از انکودر می‌توانند سرعت، جهت، موقعیت، تعداد پالس و یا موارد دیگری را تعیین کنند.

انکودر چرخشی
انکودر چرخشی

مثال‌هایی از انواع کاربرد انکودر (اینکودر)

  • انکودرهای مورد استفاده در شفت موتور یک جرثقیل می‌تواند با ارسال سیگنال خروجی، موقعیت‌یابی بار جرثقیل را ممکن سازد. این موضوع به جرثقیل کمک می‌کند تا در هنگام برداشتن، حمل و رهاسازی بار به درستی عمل کند.
  • از کاربردهای دیگر انکودر می‌توان به استفاده از آن‌ها در آسانسورها اشاره کرد. این انکودرها هستند که با پالس‌های خروجی به سیستم‌های کنترلی کمک می‌کنند تا آسانسور درست در برابر درب متوقف شود.
  • انکودرها همچنین می توانند برای کنترل حرکت موتور دوربین‌های مدار بسته و همین طور حرکت دکل‌های مخابراتی مورد استفاده قرار گیرند.

‌انواع انکودر (اینکودر) از نظر ساختمان

  • انکودر خطی (Linear Encoder)

این نوع از انکودرها برای سنجش موقعیت کاربرد دارند. در واقع چنانچه حرکتی که انکودر حس می‌کند از نوع خطی باشد، انکودر خطی نامیده می‌شود. این دسته از سنسورها در دو حوزه عمده کاربرد دارند؛ اندازه گیری و سیستم‌های حرکتی. از جمله کاربردهای این سنسورها می‌توان به کولیس‌ها و دستگاه‌های CNC اشاره کرد.

به انکودرهای خطی، خط کش پالسی یا خط کش دیجیتالی نیز گفته می‌شود. این انکوردها مشابه انکودرهای افزایشی هستند با این تفاوت که به جای استفاده از صفحه دایره ای شکل در آن‌ها از یک خط مستقیم استفاده می‌شود. دقت اندازه گیری در این انکودرها با استفاده از فاصله بین سوراخ‌ها تعیین می‌شود.

انکودر خطی
انکودر خطی

تکنولوژی‌های ساخت این انکودرها عبارتند از: نوری، القایی، مغناطیسی، خازنی و جریان گردابی.

  • انکودر چرخشی (Rotary Encoder)

این انکودرها موقعیت و زاویه یک شفت را دریافت و یک خروجی به شکل پالس متناسب با آن ارسال می‌کنند. این سنسورها از یک یا دو جفت LED فرستنده و گیرنده به یک صفحه دایره ای سیاه و سفید استفاده می‌کنند.

زمان چرخش شفت، صفحه دایره ای سیاه و سفید به همراه آن می‌چرخد. در حالی که سنسورهای فرستنده و گیرنده ثابت هستند. بنابراین سیگنال‌های ارسالی قطع و وصل می‌شود. این موضوع اساس کار انکودرهای چرخشی را تشکیل می‌دهد.

به این دسته از انکودرها، شفت انکدر (Shaft encoder) نیز گفته می‌شود و در صورتی که بدون شفت باشند هالو شفت (hollow shaft) گویند.

انواع انکودر (رمزگذار) از نظر سیگنال خروجی

  • انکودر افزایشی (Incremental Encoder)

این دسته از انکودرها تغییرات زاویه‌ای را به شکل لحظه‌ای و نسبت به مبدا نمایش می‌دهد. این بدین معناست که این انکودرها تنها تغییرات موقعیتی را نشان می‌دهند نه موقعیت مطلق را.

انکودرهای افزایشی می توانند دارای ۱ تا ۶ سیگنال خروجی باشند. که آن ها را معمولا A، B و Z می نامند. چرخش انکودر موجب تولید پالس A و چرخش محور (شفت) موتور موجب تولید پالس B می شود. از پالس Z نیز به طور معمول به عنوان یک نقطه مرجع دقیق استفاده می شود.

در برخی از انکودرهای افزایشی از پالس های معکوس سه پالس بالا نیز تحت عناوین ′A و ′B و ′C استفاده می شود. سیستم های کنترلی از انطباق پالس های معکوس و اصلی جهت اطمینان از عدم وجود خطا در حین انتقال بهره می گیرند. به پالس های معکوس، پالس دیفرانسیل هم گفته می شود.

یکی از نمونه‌های کاربرد این نوع از انکودرها در موس‌های توپی جدید است، که انکودر در این تجهیز با شمارش تغییرات موقعیتی، مکان موس را تشخیص می‌دهد.

انکودر افزایشی
انکودر افزایشی

خروجی انکودرهای افزایشی

انکودرهای افزایشی چند نوع خروجی مختلف دارند:

– لاین درایور (Line Driver)؛

– NPN open collector؛

– (Totem pole (push pull.

خروجی لاین درایور

این خروجی یک سیگنال دیفرانسیلی است و برای هر کانال دو سیم خروجی مجزا نیاز دارد. آرایش متداول سیم ها A′، A، B′، B و … است. وقتی کانال A روشن است، در واقع ولتاژ مثبتی بین A و ′A وجود دارد. همچنین زمانی که کانال A خاموش است، اختلاف ولتاژ منفی بین A و ′A وجود دارد. اندازه اختلاف ولتاژ بزرگتر از ۲.۵ V خواهد بود. این در مورد کانال های B و Z نیز صدق می کند. خروجی های لاین درایور سیگنالی با کیفیت و نویز کم ایجاد می کند.

خروجی NPN open collector

این نوع خروجی از ورودی های (PLC (PNP جریان می کشد. یک انکودر open collector دارای سیم های A، B و Z و ۰ ولت است. این نوع از انکودرها گستره وسیعی از ولتاژ را می پذیرند.

خروجی توتم پل (Totem pole)

خروجی Totem pole مداری خاص است که می تواند به PLC جریان دهد یا جریان کشد. نکته مهم در مورد مدار این انکودر، استفاده از یک جفت ترانزیستور است. هنگامی که یکی از ترانزیستورها روشن است، دیگری خاموش است.

اگر PLC جریان تزریق کند (ورودی PNP)، انکودر توتم پل می تواند از طریق ترانزیستور پایینی جریان بکشد. چنانچه PLC جریان بکشد (ورودی NPN)، انکودر توتم پل از طریق ترانزیستور بالایی جریان را تأمین کند.

  • انکودر مطلق (Absolute Encoder)

در انکودرهای مطلق علاوه بر تغییر موقعیت، خود موقعیت نیز تشخیص داده می‌شود. در این انکودر نیز از صفحه‌ای دایره‌ای شکل بهره گرفته می‌شود که از چندین شبکه مانند تصویر زیر تشکیل شده است. هر یک از شبکه‌ها الگوی رنگی ویژه خود را دارد. با استفاده از همین الگوی رنگی رمزگذار مطلق موقعیت را تشخیص می‌دهد.

انکودر مطلق
انکودر مطلق

انکودرها از نظر داشتن شفت

انکودرها از نظر دارا بودن شفت به دو دسته شفت دار و بدون شفت تقسیم می‌شوند.

انکودرهای دارای شفت معمولا با یک کوپلینگ به شفت موتور متصل می شوند. در این حالت نمی‌توان موتور و انکودر را به سادگی تعویض کرد، چرا که پیدا کردن جایگزین دقیقا با همان اندازه کار دشواری است. یکی دیگر از مشکلات انکودرهای دارای شفت بروز خطا در پی جابه‌جایی شفت انکودر نسبت به شفت موتور است.

در مقابل انکودرهای بدون شفت (هالو شفت) سازگاری زیادی از نظر شکل و اندازه با محیط دارند.‌ هالو شفت‌ها کم حجم تر از انکودرهای شفت دار هستند و بر روی شفت موتورهای با قطر مختلف سوار می‌شوند.

انکودر بدون شفت
انکودر بدون شفت

به جز مواردی که در بالا ذکر شد، ‌هالو شفت‌ها مزایای دیگری نیز دارند که عبارت است از:

  • عدم احتیاج به اتصالات خارجی؛
  • مقاومت بیشتر در برابر ضربه و لرزش؛
  • نصب آسان و قرارگیری در مکان زاویه ای مناسب؛
  • اندازه گیری آسان تر سرعت با توجه به ساختار مناسب.

انواع تکنولوژی به کار رفته در انکودرها

انکودر نوری

انکودرهای نوری با استفاده از یک یا دو جفت ال ای دی کار می کنند. به این ترتیب که نور تابانده شده توسط صفحه ای دایره ای سیاه و سفید قطع و وصل می شود. سیگنال الکتریکی متناسب با نور قطع و وصل شده تولید می شود. انکودرهای نوری، رایج ترین و دقیق ترین نوع انکودرها هستند.

در انتخاب انکودرهای نوری باید به حفاظت های آن در برابر شرایط محیطی از جمله گرد و غبار و لرزش دقت کرد. چرا که این عوامل عملکرد این انکودرها را دچار اختلال می کند.

انکودر مغناطیسی

انکودرهای مغناطیسی سیستم تشخیص سیگنال را براساس تغییر شار مغناطیسی ایجاد شده توسط آهنربا (یک یا چند جفت قطب) که در چرخش جلوی یک سنسور قرار دارند، بکار می گیرند. معمولاً آهنربا در شفت انکودر قرار می گیرند. تغییر میدان مغناطیسی توسط سنسور نمونه برداری و به پالس الکتریکی تبدیل می شود.

مزیت اصلی انکودرهای مغناطیسی عدم تماس در سیستم تشخیص آن هاست که به جلوگیری از سایش کمک می کند. بنابراین از نظر هزینه بسیار مناسب است، زیرا به تعمیر و نگهداری نیاز ندارد و از دوام مناسبی برخوردار است.

انکودرهای مغناطیسی مخصوصاً برای کاربردهای سنگین که نیاز به استحکام بالا، سرعت و طیف گسترده ای از دما دارند، مناسب هستند. این انکودرها در عین حال از اطمینان بسیار خوبی در تولید سیگنال برخوردارند.

انکودر خازنی

انکودر خازنی از تغییر در مقدار ظرفیت خازن به عنوان ابزاری برای اندازه گیری جابه جایی بهره می برد. به طور معمول المان های اصلی سنسور خازنی به گونه ای تنظیم می شوند که خازن به عنوان یک عنصر متحرک نسبت به صفحات ثابت خازن حرکت کند.

انواع تکنولوژی به کار رفته در انکودرها
انواع تکنولوژی به کار رفته در انکودرها

انکودرهای چرخ‌دار

انکودرهای چرخ‌دار که با نام‌های دیگری چون انکودر کالسکه‌ای و ویل انکودر (wheel encoder) شناخته می‌شوند، بسته به محلی که مورد استفاده قرار می‌گیرند، می‌توانند دارای یک یا دو چرخ باشند. کاربرد این انکودرها اندازه گیری طول یا سرعت هدفی است که به طور پیوسته در حال حرکت است. به طور نمونه این انکودرها در اندازه‌گیری طول موادی نظیر کاغذ، پارچه، پلاستیک و … در محیط‌هایی نظیر خطوط تولید است.

در هنگام خرید انکودر چرخ‌دار این پارامترها را در نظر بگیرید: وزن انکودر، ولتاژ تغذیه، ابعاد انکودر، دقت اندازه گیری، جنس و شکل چرخ ها، ضد تکانه و لرزش بودن، داشتن قابلیت برنامه ریزی.

شاید مطالعه این مقالات برای شما جالب باشد:

رله SSR چیست؟

سنسور القایی چیست و چگونه کار می‌کند؟

امیدواریم این مقاله برای شما مفید باشد، درصورتی که تمایل به تبادل اطلاعات و یا تبادل تجربیات خود با دیگران در این زمینه دارید، با گذاشتن دیدگاه خود ما را بهره مند سازید.

  1. پیمان مسیح گفت:

    انکودرها تنوع و گستردگی بسیاری دارند.عموما انکودرها بر اساس تعداد سیم دسته بندی نمی شوند چون مشخصات اساسی تر و مهمتر از تعداد سیم وجود دارند.
    برای پاسخ دهی بهتر لطفا کد انکودر مورد نظر را برای کارشناسان الکترو ملل واتس آپ کنید تا شما را راهنمایی کنند.

دیدگاهتان را بنویسید

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