در دنیای امروز که صنعت و تکنولوژی با سرعتی چشمگیر در حال پیشرفت است، دستگاه‌ها و ماشین‌آلات نیاز دارند موقعیت، سرعت و جهت حرکت اجزای متحرکشان را با دقتی بالا کنترل کنند. یکی از ابزارهای کلیدی برای دستیابی به این دقت، انکودر چرخشی (Rotary Encoder) است.
شاید در نگاه اول، انکودر یک قطعه کوچک و ساده به نظر برسد، اما حقیقت این است که همین قطعه کوچک نقشی حیاتی در عملکرد دقیق روبات‌ها، ماشین‌آلات CNC، آسانسورها، نوار نقاله‌ها، توربین‌های بادی و حتی چاپگرهای خانگی ایفا می‌کند. به زبان ساده، انکودر چرخشی یک سنسور است که حرکت دورانی یک شفت یا محور را به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌کند تا دستگاه بتواند آن را بفهمد.
انکودر چرخشی با نام شفت انکودر نیز شناخته می شود. انکودر چرخشی وسیله ای الکترومکانیکی است که موقعیت زاویه ای یا حرکت یک شفت یا محور را به سیگنال های خروجی آنالوگ یا دیجیتال تبدیل می کند.انکودر چرخشی دو نوع اصلی دارد: مطلق و افزایشی. خروجی انکودر مطلق موقعیت شفت فعلی را نشان می دهد. خروجی یک انکودر افزایشی اطلاعاتی را در مورد جابه جایی شفت فراهم می کند، که به طور معمول در جایی دیگر به اطلاعاتی مانند موقعیت، سرعت و مسافت پردازش می شود.انکودر چرخشی در طیف گسترده ای از محل ها مورد استفاده قرار می گیرد که نیاز به نظارت یا کنترل دارند یا هر دو. سیستم مکانیکی از جمله کنترلر های صنعتی، روباتیک، لنزهای عکاسی، دستگاه های ورودی رایانه مانند موس های نوری مکانیکی و تریپل ها، فشارسنج و چرخش پلتفرم های رادار از این نوع انکودر بهره می برند.
انواع انکودر چرخشی
انواع انکودر چرخشی

انکودر چرخشی چیست؟

انکودر چرخشی سنسوری است که حرکت دورانی را به داده‌های قابل‌خواندن توسط سیستم‌های الکترونیکی تبدیل می‌کند. این داده‌ها می‌توانند نشان‌دهنده‌ی موقعیت زاویه‌ای (Angle)، سرعت چرخش (Speed) یا تعداد دورها (Counts) باشند.
برای مثال، فرض کنید یک موتور الکتریکی باید با سرعت مشخصی بچرخد. انکودر روی شفت موتور نصب می‌شود و تعداد پالس‌های خروجی آن، به کنترلر می‌گوید موتور چند درجه یا چند دور چرخیده است. کنترلر هم با توجه به این داده‌ها سرعت و موقعیت را تنظیم می‌کند.

ساختار و طرز کار انکودر چرخشی

انکودر معمولاً از اجزای زیر تشکیل می‌شود:
صفحه دیسکی (Disc): روی آن شیارها یا الگوهای نوری/مغناطیسی قرار دارد.
سنسور تشخیص: تغییرات نور یا میدان مغناطیسی را هنگام چرخش دیسک تشخیص می‌دهد.
مدار الکترونیکی: تغییرات را به سیگنال دیجیتال یا آنالوگ تبدیل می‌کند.
هنگام چرخش شفت، دیسک می‌چرخد و بسته به طراحی انکودر، تعداد پالس‌های مشخصی تولید می‌شود. هر پالس نشان‌دهنده‌ی یک حرکت کوچک زاویه‌ای است. هرچه تعداد پالس‌ها در یک دور بیشتر باشد، دقت اندازه‌گیری بالاتر است.

انواع انکودر چرخشی

انکودر افزایشی (Incremental Encoder)

این نوع انکودر با تولید پالس‌های متوالی، تغییرات موقعیت را گزارش می‌دهد. کنترلر با شمردن این پالس‌ها می‌تواند زاویه یا سرعت را محاسبه کند.

انکودر مطلق (Absolute Encoder)

برخلاف انکودر افزایشی، در این مدل هر موقعیت زاویه‌ای یک کد منحصر به فرد دارد. بنابراین حتی اگر برق دستگاه قطع شود، موقعیت دقیق شفت حفظ می‌شود.

انکودر نوری (Optical Encoder)

از نور LED و حسگر نوری برای تشخیص تغییرات استفاده می‌کند. این نوع دقت بسیار بالایی دارد و در صنایع دقیق به‌کار می‌رود.

انکودر مغناطیسی (Magnetic Encoder)

به‌جای نور، از میدان مغناطیسی برای تشخیص موقعیت استفاده می‌کند. مقاومت بیشتری در برابر گردوغبار و لرزش دارد.

انکودر خطی (Linear Encoder)

اگرچه بیشتر انکودرها برای حرکت دورانی هستند، نوع خطی آن برای اندازه‌گیری جابجایی در یک خط مستقیم استفاده می‌شود.

کاربردهای انکودر چرخشی در صنایع مختلف

در رباتیک برای ربات‌ها برای حرکت دقیق بازوها و چرخ‌ها نیاز به موقعیت‌یابی بسیار دقیق دارند. انکودرها این امکان را فراهم می‌کنند.
درماشین‌آلات CNC در دستگاه‌های برش و تراش، کوچک‌ترین خطا می‌تواند منجر به ضایعات شود. انکودرها با دقت بالا از بروز چنین خطاهایی جلوگیری می‌کنند.
در آسانسورها و بالابرها برای تعیین موقعیت دقیق کابین آسانسور و توقف در طبقه موردنظر از انکودر استفاده می‌شود.
در صنایع غذایی و بسته‌بندی در خطوط تولید، انکودرها سرعت نوار نقاله و موقعیت بسته‌ها را کنترل می‌کنند تا بسته‌بندی دقیق انجام شود.
در انرژی‌های نو در توربین‌های بادی، انکودر زاویه پره‌ها و سرعت چرخش را کنترل می‌کند تا بیشترین بازدهی حاصل شود.
در تجهیزات پزشکی در اسکنرها، دستگاه‌های جراحی و تجهیزات توانبخشی، کنترل دقیق حرکت اهمیت زیادی دارد که انکودرها این نیاز را برطرف می‌کنند.
در صنعت خودرو در خودروهای مدرن، انکودرها در سیستم فرمان برقی، کنترل موتور و گیربکس نقش مهمی ایفا می‌کنند.
مزایا و معایب انکودر چرخشی

مزایا و معایب استفاده از انکودر چرخشی

مزایا

دقت و سرعت بالا در اندازه‌گیری.
قابلیت نصب آسان روی انواع موتورها.
ارائه داده‌های قابل اعتماد برای سیستم‌های کنترلی.
تنوع زیاد برای کاربردهای مختلف.

معایب

برخی مدل‌ها (مثل نوری) نسبت به گردوغبار و لرزش حساس‌اند.
قیمت مدل‌های مطلق بالاتر است.
نیاز به انتخاب دقیق بر اساس شرایط محیطی.

راهنمای انتخاب انکودر چرخشی

هنگام خرید انکودر، باید به چند نکته توجه کنید:
  • نوع انکودر: افزایشی یا مطلق؟ بسته به نیاز پروژه انتخاب کنید.
  • دقت (Resolution): تعداد پالس‌ها در هر دور مشخص می‌کند چقدر دقیق می‌توانید موقعیت را اندازه‌گیری کنید.
  • محیط کاری: اگر محیط آلوده یا دارای لرزش است، انکودر مغناطیسی انتخاب بهتری است.
  • سرعت پاسخ: برای موتورهای سریع یا روبات‌ها باید انکودر با پاسخ سریع انتخاب کنید.
  • نحوه نصب: برخی انکودرها شفت‌دار هستند، برخی بدون شفت (Hollow Shaft). انتخاب مناسب به طراحی مکانیکی دستگاه بستگی دارد.
انواع انکودر چرخشی
انواع انکودر چرخشی

جمع بندی

انکودر چرخشی (Rotary Encoder) یکی از حیاتی‌ترین قطعات در سیستم‌های کنترلی مدرن است. این حسگر کوچک، حرکت دورانی را به داده‌های دقیق قابل‌استفاده برای دستگاه‌ها تبدیل می‌کند و نقش آن از روباتیک و CNC گرفته تا صنایع غذایی و انرژی‌های نو انکارناپذیر است.
اگر قصد خرید انکودر دارید، حتماً نوع، دقت، شرایط محیطی و کاربرد خود را در نظر بگیرید تا بهترین انتخاب را داشته باشید.