اگر در گوگل کلمه  Encoder را جستجو کنید، مجموعه وسیع و گیج کننده ای از پاسخ ها را دریافت خواهید کرد. برای اهداف صنعتی، انکودرها در ماشین آلات برای بازخورد حرکت و کنترل حرکت استفاده می شوند. انکودر (رمزگذار) دستگاهی است که در بسیاری از صنایع اتوماسیون استفاده می شود. همچنین بخش مهمی از نمودار ساختار یک دستگاه CNC است. انکودرها در ماشین آلات در همه صنایع یافت می شوند. انکودرهایی را خواهید یافت که در برنامه های cut-to-length ، پلاترها، روباتیک، بسته بندی، انتقال، اتوماسیون، مرتب سازی، پر کردن، تصویربرداری و بسیاری موارد دیگر استفاده می شوند. شاید هرگز به آنها توجه نکرده باشید، اما آنها آنجا هستند. در این مقاله، ما به شما یک مقدمه اساسی در مورد اینکه انکودر چیست و چه کاری انجام می دهد، ارائه می دهیم.

 

انکودر چیست؟

Encoder یک دستگاه الکترومکانیکی است که می تواند جابجایی را اندازه گیری کند. انکودرها معمولاً مبدل‌های جابه‌جایی دیجیتالی هستند که از یک عنصر مکانیکی و یک سر حسگر، تشکیل شده‌اند.

انکودر دستگاهی است که در بسیاری از صنایع برای ارائه بازخورد استفاده می شود. در ابتدایی ترین اصطلاح، یک رمزگذار، صرف نظر از نوع آن که در ادامه به آن خواهیم پرداخت، «موقعیت»، «جهت»، «سرعت» یا «شمارش» را حس می کند. در زیر به برنامه های مختلف رمزگذار نیز خواهیم پرداخت. رمزگذارها از حرکت، تحت انواع فناوری ها استفاده می کنند و آن را به سیگنال الکتریکی ترجمه می کنند. سپس آن سیگنال به یک دستگاه کنترل کننده مانند PLC ارسال می شود و به معنای مقیاس بندی شده تفسیر می شود تا مقداری را نشان دهد که سپس در برنامه استفاده می شود.

 

انواع فناوری Encoder

برخی از فناوری های موجود در Encoder ها عبارتند از:

  • مغناطیسی (Magnetic)
  • مکانیکی (Mechanical)
  • مقاومتی (Resistive)
  • نوری (Optical)

 

“اپتیکال” پرکاربردترین فناوری ترجمه حرکت رمزگذار است.

 

اصول عملکردی انکودر

برای نمونه عملکرد یک انکودر نوری را تشریح می کنیم: در یک Encoder نوع نوری افزایشی از پرتوی نور استفاده می شود که از دیسک عبور می‌کند که دارای خطوط مات در یک الگوی خاص است، تا حدودی شبیه پره‌های یک چرخ.

در طرف دیگر دیسک یک دستگاه حسگر عکس قرار دارد که نور را بر اساس الگوی روی دیسک تفسیر می کند، یک شاتر را تصویر می کند، نور را بلاک و باز می کند.

پالس های نور سپس به سیگنال الکتریکی تبدیل می شوند تا از طریق خروجی انکودر به پردازنده ارسال شوند.

انکودرها طیف گسترده ای از کاربردها را دارند که شامل برنامه های “لوپ بسته” مانند “کنترل سروو یا VFD”، “اندازه گیری” و “شمارش” می شود. در اینجا چند نمونه از فرآیندهایی وجود دارد که ممکن است از انکودر استفاده کنند.

اصول عملکردی انکودر

انکودر برای کنترل سرعت VFD

برای کنترل VFD، ممکن است یک پمپ را روی یک VFD کار کنید تا مخزن پر از مایع را پر کنید. شما سرعت معینی را درخواست می کنید و می خواهید بررسی کنید که VFD پمپ ها در سرعت درخواستی است. ممکن است یک انکودر در VFD برای بازخورد سرعت استفاده شود.

انکودر برای کنترل سرعت VFD

انکودر در فرآیندهای اندازه گیری

در مرحله بعد، بیایید یک مثال برای یک فرآیند “اندازه گیری” ارائه دهیم. در این برنامه باید مقداری محصول آلومینیومی را به اندازه خاصی برش دهید. شما یک رول بلند به معنی صدها فوت از ورق آلومینیوم را از یک مکانیسم برش عبور می دهید.

شما باید مقدار آلومینیوم تغذیه شده را تعیین کنید تا بتوانید ورق ها را به اندازه مناسب برش دهید که در یک فرآیند تولید جداگانه استفاده می شود.

یک Encoder ، متصل به نوار نقاله و خواندن موادی که از طریق مجموعه برش شما تغذیه می شود، طول ماده ای را که از آخرین برش تغذیه شده است را نشان می دهد. سپس می توان از آن بازخورد برای تنظیم تیغه برش برای قطع طول مورد نیاز استفاده کرد.

انکودر در فرآیندهای اندازه گیری

انکودر در برنامه های شمارش

برای مثالی از «شمارش»، این فرآیند را در نظر بگیرید. شما یک خط نقاله دارید که بطری های آن روی نوار نقاله اجرا می شود. هنگام ورود به مجموعه توسط یک سنسور photo-eye شمارش می شوند. آنها یک درپوش با فویل آلومینیومی و ضد دستکاری در بالای آن دارند که باید به بطری بچسبد.

هنگامی که فویل مهر و موم شد، بطری سپس به سمت پایین خط نقاله حرکت می کند و تأیید می کند که از مجموعه آب بندی درپوش از طریق یک حسگر خروجی photo-eye خارج شده است.

انکودر در برنامه های شمارش

طبقه بندی انکودر

Encoder برای مدیریت موقعیت زاویه ای یک دیسک چرخان، خواه دیسک چرخان چرخ، شفت موتور یا هر وسیله دیگری که نیاز به تعیین موقعیت زاویه دارد، استفاده می شود.

یک انکودر معمولاً بر اساس رسانه خروجی آن، شامل دو نوع اصلی: انکودر مطلق (absolute encoder) و انکودر افزایشی (Incremental Encoder) طبقه‌بندی می‌شود.

 

  • Encoder مطلق

Absolute Encoder: به آن مطلق می گویند به این معنی که سیگنالی که از انکودر دریافت می کنیم، موقعیت دقیق انکودر را نشان می دهد بدون اینکه کاربر نیازی به پردازش چیز دیگری داشته باشد.

ساختار شامل: ساطع کننده نور (LED)، دیسک انکودر (حاوی باند سیگنال)، گیرنده حساس به نور است. دیسک انکودر از مواد شفاف ساخته شده است و طراحی آن به این صورت است که سطح دیسک را به زوایای مساوی با دایره های متحدالمرکز تقسیم کرده اند.

 

مزیت: زمانی که انکودر قدرت خود را از دست می دهد، مقدار مطلق را حفظ می کند.

معایب: قیمت بالا به دلیل ساخت پیچیده، خواندن سیگنال ها دشوار است.

 

  • Encoder افزایشی

انکودر افزایشی: سیگنال های صعودی یا دوره ای را منتشر می کند

مواد می تواند شفاف باشد تا به نور درخشنده کمک کند. به عنوان یک Encoder فقط ۱،۲ یا حداکثر ۳ حلقه سوراخ دارد و اغلب دارای یک سوراخ تعیین موقعیت اضافی است.

 

مزایا: هزینه کم، ساخت ساده، حمل آسان سیگنال های برگشتی.

معایب: مستعد خطای نبض هنگام بازگشت. انباشتگی در طول عملیات طولانی مدت انباشته می شود.

 

تفاوت بین انکودر مطلق و افزایشی چیست؟

Encoderها ممکن است سیگنال های افزایشی یا مطلق تولید کنند. سیگنال های افزایشی موقعیت خاصی را نشان نمی دهند، فقط موقعیت تغییر کرده است. از سوی دیگر، Encoderهای مطلق، از یک کلمه متفاوت برای هر موقعیت استفاده می کنند، به این معنی که یک Encoder مطلق، هم نشانه تغییر موقعیت و هم نشانه ای از موقعیت مطلق رمزگذار را ارائه می دهد.

 

انواع کاربرد Encoder

به زبان ساده، انکودر یک دستگاه سنجش است که بازخورد ارائه می کند. رمزگذارها حرکت را به یک سیگنال الکتریکی تبدیل می کنند که می تواند توسط برخی از انواع دستگاه های کنترل در یک سیستم کنترل حرکت، مانند شمارنده یا PLC خوانده شود.

انکودر یک سیگنال بازخورد ارسال می کند که می تواند برای تعیین موقعیت، شمارش، سرعت یا جهت استفاده شود. یک دستگاه کنترل می تواند از این اطلاعات برای ارسال فرمان برای یک عملکرد خاص استفاده کند. مثلا:

 

  • در یک برنامه cut-to-length، یک Encoder با یک چرخ اندازه گیری به دستگاه کنترل می گوید که چه مقدار ماده تغذیه شده است، بنابراین دستگاه کنترل می داند چه زمانی باید برش دهد.
  • در یک رصدخانه، Encoder ها با ارائه بازخورد موقعیت یابی به عملگرها می گویند که یک آینه متحرک در چه موقعیتی قرار دارد.
  • در جک های بالابر واگن راه آهن، بازخورد حرکتی دقیق توسط انکودرها ارائه می شود، بنابراین جک ها به صورت هماهنگ بلند می شوند.
  • در یک سیستم کاربرد برچسب سروو دقیق، سیگنال Encoder توسط PLC برای کنترل زمان و سرعت چرخش بطری استفاده می شود.
  • در یک برنامه چاپی، بازخورد از انکودر یک هد چاپ را برای ایجاد علامت در یک مکان خاص فعال می کند.
  • با یک جرثقیل بزرگ، انکودرهای نصب شده روی محور موتور، بازخورد موقعیت یابی را ارائه می دهند تا جرثقیل بداند چه زمانی باید بار خود را بردارد یا رها کند.
  • در برنامه‌ای که در آن بطری‌ها یا شیشه‌ها پر می‌شوند، بازخورد موقعیت ظروف را به ماشین‌های پرکننده می‌گوید.
  • در یک آسانسور، Encoder ها به کنترل کننده می گویند که کابین به طبقه صحیح و در موقعیت صحیح رسیده است. یعنی بازخورد حرکت Encoder به کنترل کننده آسانسور تضمین می دهد که درهای آسانسور در سطح کف باز می شوند. بدون انکودر، ممکن است متوجه شوید که در حال بالا رفتن از آسانسور یا خارج شدن از آن هستید، نه اینکه به سادگی روی یک طبقه هموار قدم بزنید.
  • در خطوط مونتاژ خودکار، Encoder ها بازخورد حرکتی را به روبات ها می دهند. در خط مونتاژ خودرو، این ممکن است به این معنی باشد که بازوهای جوشکاری رباتیک اطلاعات صحیحی برای جوشکاری در مکان‌های صحیح دارند.
  • در هر برنامه‌ای، فرآیند یکسان است: یک شمارش توسط Encoder تولید می‌شود و به کنترل‌کننده ارسال می‌شود، که سپس سیگنالی را برای انجام یک عملکرد به دستگاه ارسال می‌کند.

 

کاربرد انکودر در صنایع

  • خودرو: در صنعت خودرو از انکودر به عنوان سنسور حرکتی مکانیکی استفاده می شود که می توان از آن برای کنترل سرعت استفاده کرد.
  • صنعت: انکودر در برچسب گذاری، بسته بندی استفاده می شود و جزء لاینفک سروو موتور می باشد.
  • پزشکی: انکودر در اسکنرهای پزشکی برای کنترل حرکت میکروسکوپی یا نانو دستگاه های خودکار و پمپ های توزیع استفاده می شود.
  • ارتش: Encoder مورد استفاده در برنامه آنتن موقعیت یابی.
  • ابزار علمی: دستگاه علمی که Encoder را برای مکان یابی تلسکوپ رصدی پیاده سازی می کند.