تفاوت انکودر مطلق و افزایشی؛ بررسی عملکرد، کاربرد+ انتخاب درست

ممکن است قصد سفارش انکودر را داشته باشید و بعد از کلی جستجو و مشاهده انواع انکودر نمی دانید کدام یک از انکودرهای مطلق یا افزایشی برای کسب و کارتان است مناسب است. آیا نیاز دارید فناوری القایی، خازنی یا نوری را انتخاب کنید؟ همچنین باید مشخص کنید کدام سنسور از لحاظ ظاهری برای موقعیت شما مناسب است. به طور کلی فاکتورهای زیادی وجود دارند که باید در نظر گرفته شوند. در این مقاله قصد داریم مهم ترین تفاوت انکودر مطلق و انکودر افزایشی را مورد بحث قرار داده و فرق آنها با یکدیگر را برایتان شرح دهیم. 

تفاوت انکودر مطلق و افزایشی

 انکودرهای افزایشی و انکودرهای مطلق از بهترین ابزارهای مورد استفاده در ساخت موتورهای سروو و DC هستند. با این حال، تفاوت زیادی بین انکودر مطلق و انکودر افزایشی وجود دارد که مشخص می کند کدام یک برای پروژه شما مناسب تر است. انکودرهای افزایشی برای بررسی های ساده کیفیت و شمارش انتخاب بهتری هستند. در حالی که انکودرهای چرخشی مطلق برای سیستم هایی که به دلایل ایمنی و بررسی های کیفیت نیاز به مکان دقیق دارند، گزینه های مناسبتری می باشند.

تعریف انکودر مطلق (Absolute Encoder): در هر لحظه یک کد یونیک (باینری/گری/BCD) برمی‌گرداند؛ بنابراین حتی پس از قطع برق، موقعیت واقعی شفت/محور مشخص است و نیازی به هوم مجدد نیست.

تعریف انکودر افزایشی (Incremental Encoder): به ازای حرکت، پالس‌های A/B (و مرجع Z) تولید می‌کند. موقعیت نسبی است؛ پس از قطع برق باید از نقطه مرجع صفر شود. برای شمارش، سرعت و جهت بسیار اقتصادی و رایج است.

جهت خرید انکودر از مارش شاپ تماس بگیرید(۰۲۱۹۱۰۹۹۲۲۰)

مقایسه کارکرد انکودر مطلق و افزایشی

شیوه کارکرد انکودر افزایشی

یک انکودر افزایشی نسبت به انکودر مطلق ساده‌تر است. این انکودر با استفاده از پالس‌های A و B (و کانال مرجع Z) که از روی دیسک کددار تولید می‌شوند، مکان نسبی، سرعت و جهت را محاسبه می‌کند. از محبوب ترین انواع انکودرهای افزایشی انکودر چرخشی می باشد. رمزگذارهای چرخشی با قرار دادن یک دیسک دایره ای و چرخان بین یک نور ثابت و یک مبدل یا یک آهنربای ثابت کار می کنند. همانطور که دیسک می چرخد، شکاف هایی وجود دارد که به طور یکنواخت در سراسر آن قرار گرفته اند و تقریبا شبیه پره های یک چرخ هستند.

انکودرهای افزایشی شیارهای یکنواخت بیشتری در سرتاسر دیسک خواهند داشت، در حالی که یک انکودر مطلق شیارهای پیچیده تری خواهد داشت که بیرون دیسک را تزئین می کند. بسته به اینکه دستگاه از انکودر نوری یا انکودر مغناطیسی استفاده می کند، این شکاف های افزایشی گهگاه به یک سیگنال نوری یا سیگنال مغناطیسی اجازه ورود می دهند.

همانطور که دیسک روی یک محور می چرخد، نور از دهانه عبور می کند و توسط نواحی مات دیسک مسدود می شود. هنگامی که نور از یک دهانه عبور می کند، به مبدل در طرف دیگر دیسک برخورد می کند و سیگنال خروجی تولید می کند که می تواند به صورت دیجیتالی تفسیر شود.

این سیگنال خروجی با اندازه گیری سیگنال در هر دور تعیین می شود. اندازه‌گیری ساده انکودر افزایشی می‌تواند به ارائه اطلاعات در مورد فاصله، سرعت و موقعیت نسبت به جسم دیگر کمک کند. اکثر انکودرهای افزایشی امواج مربعی تولید می کنند، اگرچه برخی از آنها می توانند امواج سینوسی یا کسینوس تولید کنند.

شیوه کارکرد انکودر مطلق

در نگاه اول، یک انکودر مطلق ممکن است شبیه یک انکودر افزایشی به نظر برسد. برعکس، وظیفه آن اندازه گیری موقعیت در هر بار حرکت یک شی است و به روزترین اطلاعات را در مورد موقعیت یک جسم ایجاد می کند.

دیسک یک انکودر مطلق بسیار پیچیده تر است. این انکودر به جای داشتن شکاف هایی با فاصله یکنواخت روی دیسک خود، مانند یک انکودر افزایشی، برای اندازه گیری موقعیت های در حال تغییر استفاده می شود. بنابراین، الگوهای منحصر به فردی بر روی رمزگذار قرار داده شده است که به صورت سفارشی برای تناسب با خط تولید یا مونتاژ طراحی شده است.

به عنوان مثال، اگر به دیسک یک انکودر افزایشی نگاه کنید، متوجه خواهید شد که پره های مشخصی در دو طرف دیسک دارد، تقریبا شبیه به شکل مثلث های کاملا برش خورده در یک دایره. از سوی دیگر، نگاه کردن به یک انکودر مطلق اثر معکوس ایجاد می کند. طرح‌های با جزئیات پیچیده‌ای وجود دارد که زمانی که انکودر مطلق در یک ماشین کار می‌کند، یک کد منحصربه‌فرد ارائه می‌دهد.

هنگامی که نور از طریق این شکاف ها وارد می شود، دوباره به مبدلی برخورد می کند که می تواند سیگنال را به صورت دیجیتالی تفسیر کند. با این حال، سیگنال های پالس یک کد منحصر به فرد را ارائه می دهند که بسیار متفاوت تفسیر می شود. این سیگنال‌ها مانند امواج پالس مربعی نیستند، مانند امواج یک انکودر افزایشی. آنها بسیار پیچیده هستند و باید توسط یک سازنده آموزش دیده تفسیر شوند.

نکته: انکودرهای مطلق به دو نوع تقسیم می‌شوند:

• Single-turn: فقط موقعیت داخل یک دور کامل را گزارش می‌دهد.
• Multi-turn: علاوه بر موقعیت، تعداد دورها را نیز ثبت می‌کند (معمولاً با گیربکس داخلی یا فناوری ویگاند).

تفاوت کاربردهای انکودر مطلق و افزایشی

انکودر مطلق در پروژه‌هایی که دقت، ایمنی و قابلیت اطمینان لحظه‌ای اهمیت بالایی دارند، انتخاب اول است. چون این انکودر حتی پس از قطع برق یا ریست شدن سیستم، موقعیت مطلق را بدون نیاز به کالیبراسیون مجدد حفظ می‌کند. موارد استفاده شاخص انکودر مطلق به شرح زیر است:

• ماشین‌آلات CNC چندمحوره: برای هماهنگی حرکات دقیق ابزار در چند محور و جلوگیری از برخورد یا خطای مکانیکی.
• رباتیک پیشرفته و جراحی: ربات باید بداند بازو دقیقاً کجاست، حتی پس از قطع و وصل برق یا توقف ناگهانی.
• تجهیزات پزشکی و ایمنی صنعتی: مثل دستگاه‌های MRI یا ماشین‌آلاتی که ایمنی اپراتور وابسته به موقعیت دقیق قطعات است.
• سیستم‌های با توقف/شروع مکرر یا خطر قطعی برق: چون نیاز به هومینگ مجدد ندارند و بلافاصله آماده کار می‌شوند.
• کاربردهای با استانداردهای ایمنی بالا (SIL/PL): در جایی که کوچک‌ترین خطا می‌تواند هزینه‌زا یا خطرآفرین باشد.

اما اگر پروژه شما بیشتر به اندازه‌گیری تغییرات موقعیت، سرعت و شمارش ساده نیاز دارد و بودجه یا سادگی نصب اهمیت بیشتری دارد، انکودر افزایشی بهترین گزینه است. این انکودرها ارزان‌تر، در دسترس‌تر و سریع‌تر هستند. موارد استفاده شاخص انکودر افزایشی عبارتند از:

• نوار نقاله‌های بلند و سیستم‌های جابه‌جایی مواد: برای محاسبه طول مسیر یا کنترل سرعت حرکت.
• ماشین‌آلات بسته‌بندی، چاپ و لیبل‌گذاری: اندازه‌گیری طول، شمارش پالس یا کنترل سرعت رول‌ها.
• کنترل سرعت موتورهای صنعتی: مناسب درایوها، فن‌ها، پمپ‌ها و کاربردهایی که موقعیت مطلق اهمیت ندارد.
• شمارش قطعات و اندازه‌گیری طول خطی: در خطوط مونتاژ، پرینترها یا دستگاه‌های برش.
• محیط‌هایی که هزینه و سادگی نصب اولویت دارد: به دلیل ساختار ساده و مقرون‌به‌صرفه بودن، در بسیاری از کاربردهای عمومی صنعتی گزینه اول هستند.

ویدئو تفاوت انکودر ابسولوت و افزایشی

راهنمای انتخاب بین انکودر مطلق و افزایشی

انتخاب بین انکودر افزایشی و مطلق همیشه به نیاز پروژه، بودجه و شرایط کاری بستگی دارد. چند معیار کلیدی که به شما در تصمیم‌گیری کمک می‌کنند عبارتند از:

• دقت مورد نیاز: اگر دقت و تکرارپذیری بالا ضروری است (مثل CNC و رباتیک)، مطلق بهترین انتخاب است.
• قطعی برق یا توقف‌های مکرر: اگر نمی‌خواهید بعد از هر بار ریست یا خاموشی، انکودر مجدداً هوم شود، سراغ مطلق بروید.
• هزینه و سادگی: اگر پروژه محدودیت بودجه دارد یا فقط کنترل سرعت/شمارش لازم است، افزایشی کافی و اقتصادی خواهد بود.
• محیط کاری: در محیط‌های آلوده و نویزی، بهتر است از خروجی Line Driver (در افزایشی) یا پروتکل‌های سریال مقاوم (در مطلق) استفاده کنید.

مقایسه مزایا و معایب انکودر مطلق و انکودر افزایشی

 مزایا و معایب انکودر افزایشی

یکی از بزرگ‌ترین مزیت‌های انکودر افزایشی، قیمت مناسب و کاربرد گسترده آن در خطوط مونتاژ و صنایع عمومی است. انکودرهای افزایشی به‌صورت ذاتی مولتی‌ترن نیستند؛ ویژگی Multi-turn معمولاً مختص انکودرهای مطلق است که می‌توانند تعداد دورها را حتی پس از قطع برق ثبت کنند. بااین‌حال، انکودرهای افزایشی به دلیل توانایی شمارش پالس‌ها، برای کاربردهایی مانند نوار نقاله‌های بلند، اندازه‌گیری طول خطی و کنترل سرعت بسیار رایج هستند. در چنین پروژه‌هایی بسته به نیاز، گاهی از انکودر خطی نیز استفاده می‌شود.

از بزرگترین معایب انکودرهای افزایشی عدم توانایی آنها در نشان دادن اطلاعات دقیق در مورد موقعیت یک شی است که به عنوان موقعیت مطلق آن نیز شناخته می شود. علاوه بر این، انکودرهای افزایشی تنها زمانی که نقطه مرجع دیگری برای شی وجود داشته باشد می توانند سیگنال های پالس تولید کنند. در صورت قطع برق، باید انکودر افزایشی خود را دوباره راه اندازی کنید، که ممکن است ناراحت کننده باشد و زمان تولید را کاهش دهد.

مزایا و معایب انکودر مطلق

شاید بزرگترین مزیت انکودر چرخشی مطلق توانایی آن در تعیین موقعیت مطلق هر بار که دستگاه روشن می شود باشد. اما یک انکودر افزایشی در مقایسه با انکودر مطلق باید در طول هر استفاده بازنشانی شود، زیرا باید با موقعیت نسبی یک شی دیگر کار کند. یکی دیگر از تفاوت های اصلی انکودر افزایشی و مطلق این است که انکودرهای مطلق حتی در صورت قطع برق کار می‌کنند.

اگر ساختمان یا کارخانه برق قطع شود، یک انکودر مطلق دوباره شروع به کار می کند و طبق معمول شمارش می شود. انکودرهای مطلق همچنین یک کد باینری منحصر به فرد به همراه یک زاویه خاص برای یک شی تولید می کنند. هنگامی که با هم ترکیب شوند، کد باینری منحصر به فرد و موقعیت زاویه ای یک شی به سازندگان اجازه می دهد تا بدانند یک شی در کجا قرار دارد، چقدر مسافت را طی کرده است، و حتی پس از قطع برق، آن را پیگیری کنند.

انکودرهای مطلق ممکن است در طراحی کمی گران تر باشند. با این حال، برای صنایعی که به جایگزین ایمن‌تری نیاز دارند و صنایعی که نمی‌توانند یک روز تولید را از دست دهند بسیار مناسبند. یکی از کاربردهای انکودر چرخشی مطلق در زمینه رباتیک جراحی است که ربات باید کاملا مراقب باشد که در همان منطقه کار کند و از ناحیه مورد نظر خارج نشود که نشان می دهد انکودرهای مطلق برای کاربردهایی که نیاز به دقت و ایمنی بالایی دارند مناسب می باشند.

از دیگر کاربردهای آن استفاه در زمینه چاپ است. هنگامی که یک انکودر مطلق اندازه گیری می کند چاپ متوقف شده است، سپس می تواند یک روزنامه چاپ کند و روند را دوباره شروع نماید. اگر دوباره برق قطع شود هیچ تاثیری در جریان انکودر مطلق نخواهد داشت.

مقایسه خروجی های انکودر افزایشی و مطلق

انواع خروجی در انکودرهای افزایشی

یکی از مهم‌ترین نکاتی که هنگام انتخاب و خرید انکودر افزایشی باید به آن توجه کنید، نوع خروجی الکتریکی آن است. خروجی‌ها نقش مستقیمی در کیفیت سیگنال، مقاومت در برابر نویز، طول کابل قابل استفاده و سازگاری با سیستم کنترل دارند. به همین دلیل شناخت انواع خروجی انکودرهای افزایشی به شما کمک می‌کند انتخابی دقیق‌تر و بهینه‌تر داشته باشید. در ادامه پرکاربردترین خروجی‌های انکودر افزایشی را معرفی می‌کنیم:

• خروجی ولتاژ (Voltage Output)

این مدل قدیمی‌ترین نوع خروجی انکودرها محسوب می‌شود و امروزه کمتر مورد استفاده قرار می‌گیرد. سیگنال از طریق یک ترانزیستور NPN تولید می‌شود و به‌دلیل حساسیت بالا به نویز و افت ولتاژ در مسیرهای طولانی، جای خود را به مدل‌های جدیدتر داده است. اگرچه ساده و کم‌هزینه است، اما برای پروژه‌های مدرن صنعتی توصیه نمی‌شود.

• خروجی مکمل (Complementary / Push-Pull)

در این نوع خروجی، از ترکیب دو ترانزیستور NPN و PNP استفاده می‌شود که امکان کارکرد در دو حالت Sinking و Sourcing را فراهم می‌کند. این انعطاف‌پذیری باعث شده در PLC ها، میکروکنترلرها و مدارات الکترونیکی پرکاربرد باشد. مشکل اصلی نسخه‌های قدیمی، نویزپذیری بالا بود؛ اما امروزه برندهای معتبر مانند Baumer با تولید انکودرهایی با شش کانال کامل (A، A-، B، B-، Z، Z-) این مشکل را برطرف کرده‌اند.

• خروجی خط درایو (Line Driver / Differential)

این خروجی نسخه بهبود یافته Push-Pull است و برای محیط‌های نویزی یا کابل‌کشی طولانی ایده‌آل محسوب می‌شود. در خروجی خط درایو، هر سیگنال همراه با نسخه معکوس خود ارسال می‌شود؛ همین ویژگی باعث مقاومت بسیار بالای آن در برابر نویز و اختلالات محیطی می‌شود.

• • ولتاژ کاری: ۵ ولت (TTL) یا ۸ تا ۳۰ ولت (HTL)
  • کاربرد: صنایع سنگین، محیط‌های با نویز بالا و سیستم‌های نیازمند دقت بالا
• خروجی Open Collector (NPN و PNP)

این خروجی یکی از رایج‌ترین انواع در انکودرهای افزایشی است.

• • در حالت NPN (Sinking)، جریان از خروجی به زمین تخلیه می‌شود.
  • در حالت PNP (Sourcing)، جریان از منبع تغذیه به خروجی می‌آید.
    ولتاژ کاری معمولاً بین ۸ تا ۳۰ ولت است و همین ویژگی باعث شده گزینه‌ای مناسب برای PLC ها و سیستم‌های کنترل صنعتی باشد.

جدول مقایسه خروجی‌های انکودر افزایشی

انتخاب نوع خروجی انکودر افزایشی به عواملی مانند طول کابل، سطح نویز محیط، نوع کنترلر (PLC یا میکروکنترلر) و بودجه پروژه بستگی دارد. به عنوان مثال:

• اگر در محیط نویزی و با کابل‌های بلند کار می‌کنید، Line Driver بهترین انتخاب است.
• اگر پروژه شما ساده و کم‌هزینه است، Open Collector یا Push-Pull می‌تواند کافی باشد.
• در پروژه‌های مدرن و حساس، مدل‌های جدید Push-Pull با ۶ کانال گزینه‌ای مطمئن و مقرون به‌صرفه خواهند بود.

خروجی‌های انکودر مطلق (Absolute Encoder Outputs)

برخلاف انکودرهای افزایشی که صرفاً پالس‌های A، B و Z را ارسال می‌کنند، انکودرهای مطلق در هر لحظه یک کد موقعیت یونیک تولید می‌کنند. این کد می‌تواند باینری، BCD یا گری (Gray Code) باشد و به‌صورت مستقیم نشان‌دهنده زاویه شفت یا موقعیت خطی است. برای انتقال این اطلاعات، انکودرهای مطلق از روش‌ها و پروتکل‌های متنوعی استفاده می‌کنند که در ادامه معرفی می‌کنیم:

• خروجی موازی (Parallel Output)
  • در این روش هر بیت از کد باینری روی یک خط مجزا منتقل می‌شود.
  • مزیت: سرعت بسیار بالا، اطلاعات موقعیت به‌صورت مستقیم در دسترس کنترلر است.
  • عیب: برای رزولوشن‌های بالا (مثلاً ۱۲ یا ۱۶ بیت)، تعداد سیم‌ها و اتصالات زیاد می‌شود و نصب سخت‌تر خواهد بود.
  • کاربرد: بیشتر در نسل‌های قدیمی انکودرهای مطلق دیده می‌شود، اما در سیستم‌های ساده همچنان قابل استفاده است.
• خروجی سریال و فیلدباس (Serial & Fieldbus Outputs)

امروزه رایج‌ترین روش انتقال داده در انکودرهای مطلق استفاده از خروجی‌های سریال یا شبکه‌های صنعتی است. این پروتکل‌ها با کابل‌کشی ساده‌تر و دقت بالاتر، جایگزین موازی شده‌اند. مهم‌ترین پروتکل‌های ارتباطی عبارتند از:

• • SSI (Synchronous Serial Interface): پرکاربردترین پروتکل برای انکودرهای مطلق، مقاوم در برابر نویز و ساده در راه‌اندازی.
  • BiSS (Bidirectional SSI): نسخه پیشرفته SSI، با سرعت بالاتر و قابلیت تبادل دوطرفه داده.
  • EnDat (Heidenhain): پروتکل اختصاصی با دقت بالا، همراه با امکانات تست سلامت و اطلاعات کمکی.
  • Hiperface / Hiperface DSL: پرکاربرد در سروو درایوها و سیستم‌های اتوماسیون مدرن.
  • CANopen و DeviceNet: مناسب برای شبکه‌های مبتنی بر CAN در ماشین‌آلات صنعتی.
  • PROFINET، EtherCAT، EtherNet/IP: مبتنی بر اترنت صنعتی، با سرعت بالا و یکپارچگی کامل در اتوماسیون پیشرفته.

مقایسه خروجی‌های انکودر مطلق

اگر پروژه شما نیازمند دقت بالا، کابل‌کشی ساده و سازگاری با شبکه‌های صنعتی است، انتخاب انکودر مطلق با پروتکل‌های مدرن مثل SSI یا EtherCAT بهترین گزینه است. اما در پروژه‌های ساده‌تر و کم‌هزینه، مدل‌های موازی هم می‌توانند کارآمد باشند.

سخن نهایی

در این مقاله سعی کردیم تفاوت انکودر مطلق و انکودر افزایشی را با یکدیگر مقایسه کنیم. با مقایسه این دو نوع انکودر می توان گفت هر دو انکودر مطلق و افزایشی انتخاب های خوبی برای خطوط مونتاژ هستند که به تعداد و اطلاعات موقعیتی نیاز دارند. با این حال باید در موقعیت های جداگانه ای استفاده شوند. زمانی باید از انکودر مطلق استفاده کرد که :

• ایمنی بسیار مهم است و موقعیت مطلق ایمنی را تضمین می کند
• شما نمی توانید پس از قطع برق زمان تولید را از دست بدهید
• شما به یک رمزگذار نیاز دارید که موقعیت مطلق را به شما اطلاع دهد، نه فقط موقعیت یا فاصله نسبی

و زمانی می توانید از انکودر افزایشی استفاده کنید که:

• پروژه شما فقط به شمارش نیاز دارد
• در صورت قطع برق می توانید کمی زمان را برای تنظیم مجدد رمزگذار خود از دست بدهید
• اگر به انکودری نیاز دارید که بتواند موقعیت و فاصله نسبی را تشخیص دهد اما به اطلاعات موقعیت مطلق نیاز ندارد

برای انتخاب بهترین انکودر مطلق یا افزایشی متناسب با نیاز پروژه‌تان، همین امروز با کارشناسان مارش شاپ از طریق شماره ۰۲۱۹۱۰۹۹۲۲۰ تماس بگیرید تا مشاوره رایگان دریافت کنید. همچنین اگر در پروژه شما بحث نصب انکودر هم مطرح است، پیشنهاد می‌کنیم راهنمای نحوه نصب انکودر آسانسور را ببینید.

سوالات متداول تفاوت انکودر مطلق و افزایشی

تفاوت اصلی انکودر مطلق و افزایشی چیست؟
انکودر افزایشی فقط تغییرات موقعیت را با پالس گزارش می‌دهد، در حالی که انکودر مطلق در هر لحظه یک کد یونیک از موقعیت واقعی ارائه می‌کند.

کدام انکودر برای سیستم‌های ایمنی مناسب‌تر است؟
انکودر مطلق؛ چون حتی پس از قطعی برق هم موقعیت دقیق را حفظ می‌کند و برای سیستم‌های ایمنی و حساس کاربردی است.

چه زمانی انکودر افزایشی کفایت می‌کند؟
وقتی پروژه بیشتر به شمارش، کنترل سرعت یا اندازه‌گیری طول نیاز دارد و هزینه و سادگی مهم‌تر از دقت مطلق باشد.

کاربران محتواهای زیر را نیز خوانده اند...

انکودر چیست|بررسی انواع انکودر انکودر آسانسور: معرفی، کاربردها و راهنمای خرید انکودر خطی و خط‌کش دیجیتال+راهنمای خرید انکودر خطی نوری و مغناطیسی انواع سنسور موقعیت| بررسی مزایا+نحوه انتخاب بهترین مدل آموزش اتصال انکودر به PLC دلتا و زیمنس ۳۰۰ انکودر مغناطیسی چیست ترانسدیوسر فشار چیست (بررسی نحوه عملکرد+ کاربرد) فالت های درایو abb