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 از قبیل تجهیزات اتوماسیون صنعتی استفاده می شود و از سنسورهای حیاتی می باشند. 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.

فهرست مطالب

انکودر چیست؟

انکودر دستگاه الکترومکانیکی است که اطلاعات را از فرمتی به فرمت دیگر تبدیل می‌کند. از انکودر برای جمع‌آوری اطلاعات مانند موقعیت، سرعت، تعداد، یا جهت استفاده می‌شود. به زبان ساده، انکودر یک نوع سنسور قوی است که اطلاعات مربوط به حرکت را جمع‌آوری کرده و آنها را به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌کند. این سیگنال الکتریکی می‌تواند توسط دستگاه‌های کنترل حرکت مانند شمارنده‌ها یا کنترل‌کننده‌های PLC خوانده شود. انکودر این اطلاعات جمع‌آوری شده را به تجهیزات دیگر منتقل کرده و در نتیجه فرآیندها یا عملکردهای مختلف را در سیستم‌های کنترل حرکت فعال می‌کند.

جهت خرید انکودر از مارش شاپ (۰۲۱۹۱۰۹۹۲۲۰) تماس بگیرید.

اجزا داخلی و ساختار انکودر

انکودر در ساختار خود از اجزای مختلفی تشکیل شده است که با دقت بالا پارامترهای حرکتی را تشخیص می‌دهند. این اجزا شامل موارد زیر هستند:
• بدنه: اولین جزء و بخش اصلی و بیرونی انکودر که تمامی قطعات داخلی را در بر می‌گیرد و حفاظت می‌کند، بدنه آن است.
• منبع نور: دومین اجزا داخلی و ساختار انکودر منبع نور است که نور خود را به دیسک کدگذاری شده می‌فرستد.
• دیسک کد گذاری شده: دیسکی با الگوهای کدگذاری خاص که نور را دریافت کرده و به فوتو دیتکتور منتقل می‌کند.
• فوتو دیتکتور یا آشکار ساز: این بخش حسگری است که نور را از دیسک کدگذاری شده دریافت کرده و الگوهای کدگذاری را به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌کند.
• برد الکترونیکی: بردی که سیگنال الکتریکی تولید شده توسط فوتو دیتکتور را پردازش کرده و به شکل نهایی آن را خروجی می‌دهد.
• شفت: شفتی که به دیسک کدگذاری شده متصل است و حرکتی را که قرار بوده انکودر اندازه‌گیری کند، به آن منتقل می‌کند. این اجزا با همکاری و هماهنگی امکان اندازه‌گیری دقیق پارامترهای حرکتی را فراهم می‌کنند و از اهمیت بالایی در سیستم‌های کنترلی و مکانیکی برخوردارند.

عملکرد انکودر چگونه‌ است؟

انکودر در واقع یک دستگاه الکترومکانیکی است که برای اندازه‌گیری و تبدیل حرکت به سیگنال الکتریکی استفاده می‌شود. نوع نوری انکودر از یک دیسک کدگذاری شده و یک سنسور نوری تشکیل شده است. دیسک کدگذاری شده دارای شیارهایی است که نور ارسالی از منبع نور را با الگوهای خاصی فراهم می‌کند. سنسور نوری در طرف مقابل دیسک، براساس الگوی شیارهای دیسک نور را دریافت کرده و به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌کند.

این سیگنال الکتریکی سپس به سیستم‌های کنترلی ارسال می‌شود تا اطلاعات دقیقی از موقعیت، سرعت یا جهت حرکت را ارائه دهد و سیستم‌های کنترلی براساس آن دستورات مورد نیاز را اجرا کنند. به طور خلاصه، انکودر با استفاده از الگوهای نوری برروی دیسک، حرکت را به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌کند و برای کنترل دقیق حرکت در سیستم‌های مختلف از جمله اتوماسیون صنعتی و رباتیک استفاده می‌شود.

انواع انکودر صنعتی

• انکودر خطی (Linear Encoder)
• انکودر چرخشی یا روتاری انکودر (Rotary Encoder)
• انکودر زاویه دار (Angle Encoder)
• انکودر مطلق (Absolute Encoder)
• انکودر افزایشی (Incremental Encoder)

معیارهای دسته بندی انواع انکودر

مدل های مختلفی از انکودر در صنایع استفاده می شوند که هر یک ویژگی های خاص خود را دارند. به طور کلی انکودرها بر اساس ویژگی هایی نظیر ساختار داخلی، فناوری ساخت و نوع سیگنال خروجی دسته بندی می شوند. در ادامه هر یک از انواع انکودرها را توضیح خواهیم داد.

انواع انکودر بر اساس نوع حرکت	انواع انکودر بر اساس موقعیت	انواع انکودر از نظر فناوری داخلی	انواع انکودر از نظر سیگنال خروجی
انکودر خطی	انکودر مطلق	نوری	انکودر افزایشی
انکودر چرخشی	انکودر افزایشی	مغناطیسی	انکودر مطلق
انکودر زاویه دار		خازنی
		مکانیکی

تعریف انکودر افزایشی یا Incremental

انکودر افزایشی یک نوع حسگر است که با استفاده از یک دیسک نوری، حرکت را به سیگنال‌های پالسی تبدیل کرده و اطلاعاتی مانند موقعیت، زاویه، تعداد چرخش و جهت چرخش را تولید می‌کند. این انکودرها ساده‌ترین و پرکاربردترین نوع انکودرها هستند و در کنترل‌های صنعتی مختلف از PLC تا PC، استفاده می‌شوند. یکی از ویژگی‌های آن‌ها این است که پس از قطع و وصل تغذیه، اطلاعات موقعیتی خود را از دست می‌دهند و برای بازیابی موقعیت اولیه، نیاز به کالیبراسیون مجدد دارند.

نحوه عملکرد انکودر افزایشی

انکودر افزایشی با استفاده از یک دیسک نوری که دارای سوراخ‌هایی در قسمت دوار آن است، کار می‌کند. این سوراخ‌ها هربار که از مقابل یک منبع نور عبور می‌کنند، نور را به یک سنسور گیرنده انتقال می‌دهند. تعداد سوراخ‌های دیسک مستقیما بر دقت انکودر تأثیر می‌گذارد؛ به عنوان مثال، اگر دیسک دارای ۳۶۰ سوراخ باشد، دقت انکودر به یک درجه محدود می‌شود زیرا هر سوراخ حرکت دیسک را به یک پالس نوری تبدیل می‌کند.

کاربرد و موارد استفاده انکودر افزایشی

انکودر افزایشی برای کاربردهای مختلفی قابل استفاده است که براساس محیط عملکرد، به سه دسته تقسیم می‌شوند:

کاربرد سنگین: این نوع انکودر برای شرایط خاصی طراحی شده و شامل محیط‌های سخت با احتمال بالای آلایندگی، رطوبت، دماهای بالا و ضربه‌ها و لرزش‌های قوی است. این شرایط معمولا در صنایعی مانند تولید پالپ و کاغذ، صنایع فولاد، چوب و … وجود دارد.
کاربرد صنعتی: این دسته شامل شرایط عملیاتی عمومی کارخانه‌ها می‌شود و نیازمندی‌هایی مانند استانداردهای IP برای مقاومت در برابر شوک، ضربه، لرزش و دما را دارد. این شرایط می‌تواند شامل صنایعی مانند صنایع غذایی و نوشیدنی، صنایع نساجی و اتوماسیون عمومی کارخانه باشد.
کاربرد سبک/سروو: این نوع انکودر مناسب برای شرایط محیطی کنترل‌شده است. این مورد امکان دارد شامل کاربردهایی مانند رباتیک، الکترونیک و صنایع نیمه‌رسانا باشد.

خروجی های انکودر افزایشی

خروجی های انکودر افزایشی در دو سری دیجیتال و آنالوگ تولید می شوند و هر یک انواع مختلفی دارند.

تعریف انکودر مطلق یا Absolute Encoder

انکودر مطلق یک نوع حسگر دقیق بوده که با استفاده از دیسک‌هایی که به صورت خاص و منحصربه‌فرد رمزگذاری شده‌اند، قادر به اندازه‌گیری دقیق موقعیت و زاویه در سیستم‌های کنترلی است. با تفسیر الگوی دیسک و خواندن سیگنال‌های دریافتی، انکودر مطلق می‌تواند زاویه دقیق را از ۰ تا ۳۶۰ درجه نمایش دهد.

انکودر مطلق چگونه کار می کند؟

در انکودرهای مطلق هر زمان که شفت به دوران می‌پردازد، یک الگو یا کد ویژه‌ای تولید می‌شود و برای نشان دادن موقعیت دقیق شفت مورد استفاده قرار می‌گیرد. این الگو برروی دیسک‌های خاصی که رمزگذاری شده‌اند، قرار دارد و هر موقعیت از یک کد خاص تشکیل شده است. زمانی که برق مجددا به انکودر وصل می‌شود، پس از قطعی موقعیت مطلق ثبت می‌گردد.

کاربرد و موارد استفاده انکودر مطلق

انکودرهای مطلق این قابلیت را دارند که بدون نیاز به قطعات الکترونیکی خارجی برای ارائه شاخص پایه، موقعیت دقیق شفت را تشخیص دهند. این انکودرها به ویژه در کاربردهایی که نیازمند دقت بالا و اطمینان از موقعیت دقیق هستند، مانند تعیین جهت چندمحوری برای ماشین‌های CNC، تنظیم اتوماتیک ارتفاع تخت‌های قیچی در بیمارستان‌، موقعیت‌یابی دقیق استیبلایزرها در وسیله نقلیه بزرگ مانند جرثقیل‌ و بالابرهای هوایی، جابه‌جایی درب‌ها یا جایگاه‌ اتوماتیک بدون کلید محدودکننده و حرکت پیوسته و بی‌وقفه در سیستم‌های رباتیک استفاده می‌شوند.

مزایا انکودر مطلق

حفظ موقعیت بعد از خاموشی دستگاه
تعیین موقعیت دقیق ماشین و ذخیره‌ سازی داده‌ها
اندازه‌ گیری نوری و مغناطیسی
مانیتورینگ پیوسته موقعیت
امکان استفاده از گزینه‌های ارتباطی متعدد
رزولوشن بالا (۱۶ بیت یا ۶۵,۵۳۶ پالس در هر چرخش)

انکودر روتاری یا چرخشی Rotary Encoder

انکودرهای چرخشی یا رمزگذارهای روتاری دستگاه‌هایی هستند که موقعیت یا سرعت زاویه‌ای و جهت چرخش را به سیگنال دیجیتال یا آنالوگ تبدیل می‌کنند.

انکودر موقعیت یا Position Encoder

انکودرهای موقعیت در دو نوع مطلق و افزایشی تولید می‌شوند. این دستگاه‌ها قادرند موقعیت یا حرکت زاویه‌ای اجسام را به سیگنال‌های دیجیتال یا آنالوگ تبدیل کنند و به این ترتیب اطلاعات دقیقی را درباره موقعیت فیزیکی اجسام ارائه دهند. انکودرهای موقعیت برای کاربردهای مختلفی استفاده می‌شوند، از جمله:

تعیین موقعیت مکانیکی یک جسم به صورت مطلق
سنجش و تثبیت موقعیت ابزار و موقعیت‌یابی چند محوره (multi-axis)
اندازه‌ گیری تغییرات موقعیت بین انکودر و جسم که این تغییرات به صورت تدریجی رخ می‌دهند.

انکودر کالسکه یا مکانیکی

انکودر کالسکه‌ یا مکانیکی یک ساختار است که امکان استفاده از انکودر چرخشی را برای حرکات خطی فراهم می‌کند. این انکودرها در صنایعی مانند تولید کاشی کاربرد دارند، جایی که نیاز است برش‌ها به فواصل مشخصی انجام شوند.

برخلاف انکودرهای افزایشی که دقت آن‌ها براساس تعداد پالس‌ها است، دقت انکودر کالسکه‌ای بر حسب واحدهای طولی مانند میلی‌متر، سانتی‌متر یا متر تعیین می‌شود. به عنوان مثال، یک انکودر کالسکه‌ای با دقت یک میلی‌متر به ازای هر میلی‌متر حرکت، یک پالس تولید می‌کند. همچنین انکودرهای کالسکه‌ای یا مکانیکی برای حرکت‌های طولانی‌تر و با دقت کمتر، مانند برش ورقه‌ها کاربرد دارند.

خط کش اهمی (مقاومت متغیر)

خط کش اهمی ساختاری مشابه رئوستا دارد. این دستگاه در واقع یک نوع مقاومت متغیر است که مقدار حرکت را با اندازه‌گیری تغییرات مقاومت تعیین می‌کند. عملکرد آن به این صورت است که با جابه‌جایی سیم متغیر به جلو یا عقب، مقاومت سیم پیچ تغییر می‌کند و از طریق این تغییرات، طول حرکت اندازه‌گیری می‌شود.

برای مثال، اگر مقاومت به میزان ۵ اهم تغییر کند، این به معنای جابه‌جایی ۱۰ سانتی‌متری است. به دلیل سادگی ساختار، خط کش اهمی از لحاظ قیمت ارزان‌تر از انکودر خطی است.

خط کش آنالوگ مغناطیسی

خط کش آنالوگ مغناطیسی یک میله بوده که به چندین بخش با قطب‌های N و S تقسیم شده است. در مقابل این میله، یک میله مغناطیسی دیگر حرکت می‌کند. با حرکت میله دوم روی میله اول، وقتی قطب‌های هم‌نام روبروی هم قرار می‌گیرند، میله‌ها به دلیل خاصیت مغناطیسی یکدیگر را دفع می‌کنند و وقتی قطب‌های غیرهم‌نام روبروی هم قرار می‌گیرند، میله‌ها یکدیگر را جذب می‌کنند. مقدار حرکت براساس تعداد دفعات دفع و جذب محاسبه می‌شود.

این نوع خط‌ کش کاربردهای متعددی را دارد. به عنوان مثال، در دستگاه تزریق پلاستیک که برای تولید کاور موبایل استفاده می‌شود، نیاز به دقت بسیار بالایی در حد صدم میلی‌متر است. اگر دستگاه تزریق کمی بیشتر جلو رود، کاور موبایل ضخیم شده و نامناسب می‌شود و اگر کمتر حرکت کند، کاور نازک درمی‌آید. بنابراین، خط کش مغناطیسی با دقت بالا، حرکت دستگاه را اندازه‌گیری و گزارش می‌دهد تا اندازه‌ها دقیقا به مقدار تعیین شده باشند.

انکودر نوری یا Optical Encoder

انکودرهای نوری داده‌ها را با استفاده از پالس‌های نور تفسیر می‌کنند. این داده‌ها اغلب برای تعیین موقعیت، جهت و سرعت استفاده می‌شوند. انکودرهای نوری در صنایع مختلفی از جمله چاپگرها، دستگاه‌های CNC فرزکاری و روباتیک مورد استفاده قرار می‌گیرند. این تجهیزات ممکن است به صورت مطلق یا افزایشی باشند. مزایا، معایب و همچنین کاربرد انکودر نوری را در ادامه توضیح خواهیم داد.

مزایا انکودر نوری

انکودرهای نوری دارای بالاترین رزولوشن در دستگاه‌های بازخورد هستند و می‌توانند برای کاربردهای علمی و صنعتی پیچیده مناسب باشند که نیاز به دقت بسیار بالا در تعیین موقعیت زاویه‌ای دارند. این انکودرها معمولا می‌توانند موقعیت‌های زاویه‌ای را براساس کسرهای درجه دقیق ترتیب دهند.

انکودر نوری چه معایبی دارد؟

انکودرهای نوری به آلاینده‌ها بسیار حساس هستند و نباید در معرض گردوغبار، رطوبت یا مواد شیمیایی خورنده قرار گیرند. به خصوص انکودرهایی که دیسک‌های کد شیشه‌ای دارند، در برابر ضربه و لرزش حساس هستند، اما انکودرهایی که از دیسک‌های پلی‌استر مایلر استفاده می‌کنند، به ضربه و لرزش مقاوم‌تر هستند.

کاربرد انکودر نوری

انکودرهای نوری در کاربردهای علمی و صنعتی که نیاز به دقت و عملکرد بالا دارند، عملکرد مناسبی را ارائه می‌دهند. این شامل برنامه‌های پیشرفته مکانیکی، رباتیک، ماشین‌آلات CNC و سیستم‌های مخابراتی است که نیاز به اندازه‌گیری دقیق و مستمر موقعیت و سرعت دارند.

عملکرد انکودر نوری

انکودرهای نوری با استفاده از یک یا دو جفت LED کار می‌کنند. این انکودرها با نور تابانده شده توسط صفحه‌ای دایره‌ای سیاه و سفید که به آن دیسک کدگذار گفته می‌شود، عمل می‌کنند. در طول چرخش دیسک، نور از LED قطع و وصل شده و سیگنال الکتریکی متناسب با این تغییرات در نور تولید می‌شود. این نوع انکودرها به عنوان رایج‌ترین و دقیق‌ترین نوع انکودرها شناخته می‌شوند، زیرا قادرند به صورت دقیق موقعیت و حرکت را اندازه‌گیری کنند.

انکودر خطی (خط کش دیجیتال) | Linear Encoder

انکودر خطی که به آن خط کش دیجیتالی هم گفته می‌شود، کارکردی مشابه با انکودرهای چرخشی دارد؛ با این تفاوت که صفحه به‌کار رفته در آن به جای اینکه به صورت گرد باشد، یک خط مستقیم است. در این نوع انکودر، دقت اندازه‌گیری بستگی به فاصله بین حفره‌های صفحه دارد. به عنوان مثال اگر فاصله بین سوراخ‌ها ۰.۱ میلی‌متر باشد، دقت این انکودر نیز برابر با ۰.۱ میلی‌متر است، به این معنا که با هر ۰.۱ میلی‌متر حرکت، انکودر یک پالس را ثبت می‌کند.

انواع انکودر خطی

انکودرهای خطی به منظور کنترل حرکت‌های خطی با دقت نانومتر به‌کار می‌روند. این انکودرها به دو دسته مطلق و افزایشی تقسیم می‌شوند و به صورت کلی، سنسورهای موقعیت محور را در انواع زیر تولید می‌کنند:

انکودر نوری
انکودر مغناطیسی
انکودر سلفی
انکودر مکانیکی
انکودر سیمی
انکودر خازنی
پتانسیومتر

ساختار انکودر خطی و نوری

ساختار انکودر خطی و نوری شامل اجزای زیر است:

سیستم تابش نور: این بخش شامل یک منبع نور مانند LED است که نور مورد نیاز برای سنسور را تولید می‌کند.
لنز: نور تابیده شده توسط سیستم تابش، از طریق لنز به شکل خاصی تشکیل می‌شود تا برای سنسور بعد از عبور از یا برخورد با نوار راهنما قابل شناسایی باشد.
نوار راهنما: این نوار دارای بخش‌های تیره و شفاف است و با حرکت منبع نور، پالس‌های نوری را ایجاد می‌کند که توسط سنسور قابل تشخیص است.
گیرنده تغییرات نوری: این بخش از انکودر تغییرات نوری را که از نوار راهنما عبور می‌کند دریافت کرده و براساس سرعت و جهت حرکت سنسور، کدها یا پالس‌هایی را در خروجی تولید می‌کند.

این ساختارها امکان اندازه‌گیری دقیق حرکت خطی با دقت نانومتری را فراهم می‌کنند و برای کاربردهایی که نیازمند دقت بالا هستند، بسیار مناسب‌اند.

ساختار انکودر خطی و مغناطیسی

ساختار انکودر خطی و مغناطیسی شامل یک نوار یا میله راهنما است. در این نوع انکودر، میله راهنما شامل قطعات فلزی منظمی بوده که در یک پوشش قرار دارند و نوار راهنما شامل آهن‌رباهایی است که به صورت منظم کنار یکدیگر چیده شده‌اند.

سنسور این انکودر قادر است تغییرات مغناطیسی نوار یا میله راهنما را کنترل کرده و براساس میزان جابه‌جایی، خروجی دقیقی را تولید کند. این انکودر به دو صورت مطلق و افزایشی تولید می‌شود.

انکودر القایی

انکودرهای القایی به عنوان یک نوع انکودر پیشرفته برای اندازه‌گیری موقعیت زاویه‌ای به‌کار می‌روند. این انکودرها از ترانسفورماتورهای القایی به جای سیم‌پیچ‌های سنتی استفاده می‌کنند. سیم‌پیچ‌های القایی بر روی یک PCB الگو کشی شده‌اند و بر روی استاتور نصب می‌گردند، درحالی که یک دیسک رسانا روی روتور یا محور نصب شده برانگیخته می‌شود.

وقتی که روتور یا محور چرخش می‌کند، میدان مغناطیسی تغییر می‌کند و این تغییرات به ولتاژهای القایی در سیم‌پیچ‌های PCB نمونه‌برداری می‌شوند. با تحلیل این ولتاژها، موقعیت زاویه‌ای روتور یا محور با دقت بسیار بالا تعیین می‌شود.

مزایا انکودر القایی

انکودرهای القایی به عنوان یک تکنولوژی پیشرفته برای اندازه‌گیری موقعیت زاویه‌ای با ویژگی‌های منحصربه‌فردی شناخته می‌شوند. مزایای این انکودرها شامل رزولوشن بالا، دوام در برابر آلایندگی، مایعات، دماهای بالا و همچنین مقاومت در برابر لرزش و ضربه است. از آنجایی که انکودرهای القایی از دیسک‌های رسانایی با فیلم‌های نازک بدون آهن با ضخامت حدود ۱۰۰ میکرومتر استفاده می‌کنند، نیاز به فضای کمتری دارند و استفاده از آن‌ها نسبت به رزولورها ساده‌تر است.

معایب انکودر القایی

معایب انکودرهای القایی شامل نیاز به انتخاب دقیق دیسک رسانا بوده و حیاتی برای عملکرد صحیح آن‌ها به خصوص در برابر شرایط با حرارت شدید است. دیسک‌های آهنی یا آهن‌رباهای فریت امکان دارند در میدان‌های مغناطیسی شدید استفاده شوند، اما شاید نیازمند محافظت خاصی را داشته باشند.

کاربرد انکودر القایی

بهترین موارد استفاده برای انکودرهای القایی شامل کاربردهایی با شرایط محیطی سخت و نیاز به دقت و رزولوشن بالا است، مانند صنایع خودکار، رباتیک، ماشین‌آلات CNC و دستگاه‌های صنعتی که در معرض شوک و لرزش قرار دارند.

انکودر خازنی

انکودر خازنی از تغییر در ظرفیت خازن به عنوان ابزاری برای اندازه‌گیری و جابه‌جایی استفاده می‌کند. در این انکودرها، خازن به عنوان یک عنصر متحرک نسبت به صفحات ثابت خازن حرکت می‌کند و این حرکت باعث تغییر در ظرفیت خازن می‌شود که به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل شده و به عنوان خروجی انکودر مورد استفاده قرار می‌گیرد.

انکودرهای خازنی اغلب به عنوان یک گزینه نسبتاً جدید در صنعت محسوب می‌شوند. این انکودرها در نظر دارند که نیرومندی مشابه مدل‌های مغناطیسی داشته باشند، اما تفکیک‌پذیری آن‌ها نسبت به انکودرهای نوری کمتر است. با این حال، انکودرهای خازنی قابلیت تشخیص حرکت و تولید سیگنال‌های استاندارد را دارند که به آن‌ها اجازه می‌دهد در برنامه‌های مختلف صنعتی مورد استفاده قرار گیرند.

انواع انکودر از نظر ویژگی شفت

انکودرها براساس داشتن یا عدم داشتن شفت به دو دسته اصلی تقسیم می‌شوند:

انکودر شفت دار

انکودرهای شفت دار معمولا با یک کوپلینگ به شفت موتور یا دیگر دستگاه‌ها متصل می‌شوند. این انکودرها به شدت وابسته به اندازه و شکل شفت متصل شده‌اند، بنابراین تعویض آن‌ها با یک مدل دیگر با ابعاد متفاوت ممکن نیست. این موضوع می‌تواند تعویض موتور یا انکودر را دشوار کند. همچنین، انکودرهای شفت دار برای جلوگیری از خطای جابه‌جایی شفت نسبت به شفت متصل شده حساس هستند.

انکودر بدون شفت

انکودرهای بدون شفت یا هالو شفت برخلاف انکودرهای شفت دار، به شکل و اندازه‌ای که با محیط خود سازگاری بیشتری دارند طراحی شده‌اند. این انکودر کم‌حجم‌تر از انکودرهای شفت دار بوده و برروی شفت موتور با قطرهای متفاوت نصب می‌شوند. این ویژگی باعث می‌شود که هالو شفت‌ها برای استفاده در شرایطی که نیاز به انعطاف بیشتر در نصب و استفاده از انکودر وجود دارد، مناسب باشند.

مقایسه انکودر افزایشی با رزولور ها

رزولورها مشابه به انکودرهای قدیمی از تکنولوژی‌هایی هستند که به دوران جنگ جهانی دوم بازمی‌گردند. در این حسگرها، یک جریان الکتریکی میدان مغناطیسی را در سیم‌پیچ مرکزی ایجاد می‌کند که دو سیم‌پیچ عمود بریکدیگر قرار دارند. یکی از این سیم‌پیچ‌ها ثابت است و دیگری با حرکت شیء حرکت می‌کند. تغییرات در قدرت و موقعیت این دو میدان مغناطیسی به یکدیگر، رزولور را قادر می‌سازد که حرکت شیء را دقیقاً تعیین کند.

طراحی ساده رزولورها باعث می‌شود که در شرایط سخت محیطی، از جمله دماهای بسیار سرد و گرم، تابش و تشعشع، و همچنین لرزش و ضربه، به خوبی عملکرد کنند. رزولورها تنها داده‌های آنالوگ خروجی می‌دهند و نیازمند قطعات الکترونیکی خاصی برای اتصال به سیستم‌های کنترل هستند.

رابطه رزولوشن و انکودر

رزولوشن انکودر یکی از عوامل مهم در تعیین دقت و صحت موقعیت‌یابی در سیستم‌های کنترلی است، اما انتخاب رزولوشن بالاتر به تنهایی، ممکن است عملکرد بهتری را در موقعیت‌یابی فراهم نکند. عوامل دیگری نیز از جمله دقت مکانیکی سیستم و سرعت عملیاتی انکودر نیز تأثیرگذار هستند.

رزولوشن انکودر به تعداد پالس‌های خروجی در هر چرخه یا در هر واحد طول در صورت انکودر خطی، مربوط می‌شود. تعیین رزولوشن مناسب براساس فاصله کمینه‌ای که باید تشخیص داده شود، ضروری است. به عنوان مثال استفاده از یک رزولوشن که چهار برابر یا بیشتر حداقل تغییرات مورد نیاز است، توصیه می‌شود.

مهم‌ترین نکته این است که رزولوشن بالاتر انکودر تنها تا حدی معنی‌دار است که سیستم کنترلی قادر به تفسیر و استفاده از این اطلاعات باشد. بنابراین، انتخاب رزولوشن بیشتر از حد نیاز ممکن است هزینه و پیچیدگی بیشتری را به دنبال داشته باشد.

مقایسه مزایا و معایب انکودرهای افزایشی و مطلق

انکودرهای مطلق و افزایشی دو نوع حسگر مکانیکی هستند که برای اندازه‌گیری موقعیت و جابه‌جایی استفاده می‌شوند. در مقایسه تفاوت انکودر مطلق و افزایشی باید گفت که انکودرهای مطلق دقیق‌ و صحیح‌تر بوده و بدون نیاز به بازنشانی پس از قطعی برق، موقعیت را حفظ می‌کنند. از طرفی، انکودرهای افزایشی ساده‌تر و ارزان‌تر هستند اما دقت کمتری داشته و در صورت قطعی برق نیاز به کالیبراسیون دوباره را دارند. انتخاب بین این دو نوع انکودر بستگی به نیازمندی‌های دقت، پایداری و هزینه دارد که در هر مورد خاص باید مورد بررسی قرار گیرد.

انکودر موتور چیست؟

انکودر موتور یک نوع انکودر روتاری است که بر روی موتور الکتریکی نصب شده و به منظور ارائه سیگنال‌های بازخورد حلقه‌بسته، سرعت و یا موقعیت محور را رصد می‌کند. این انکودرها از انواع مختلفی شامل افزایشی و مطلق، نوری و مغناطیسی، با محور دار یا محور توخالی و… تشکیل شده و نوع مورد استفاده بستگی به موتور، نیازمندی‌های بازخورد حلقه‌بسته و پیکربندی نصب موردنیاز دارد. انتخاب مناسب انکودر موتور براساس نوع موتور، کاربرد و شرایط عملیاتی مختلفی که ممکن است با آن روبرو شود، اهمیت دارد.

فاکتور های موثر در انتخاب انکودر موتور

انتخاب انکودر مناسب برای یک سیستم کنترل حلقه‌بسته بستگی به عوامل مختلفی دارد که شامل:
• شرایط محیطی: شامل دما، رطوبت، ضربه، لرزش، آلودگی و آلایندگی است. برای برخورداری از عملکرد بهینه، انکودر باید با شرایط محیطی سخت مانند محیط‌های صنعتی سازگاری داشته باشد.
• نوع حرکت: باید تعیین شود که حرکت محرک به یک طرفه، دو طرفه یا دیگر حالت‌ها نیاز دارد.
• طراحی مکانیکی: شامل سازگاری انکودر با سیستم موجود و امکان نصب آن بر روی محور موتور است.
• نیازمندی ‌های الکتریکی: باید با نیازهای الکتریکی درایوها و کنترلرها سازگاری داشته باشد.
• پیکربندی فیزیکی: شامل فرم‌فاکتور، فاصله فیزیکی بین انکودر و کنترلرها، طول کابل و مشخصات فیزیکی دیگر است.
• خروجی وضوح مورد نظر (CPR)
• سر و صدا و طول کابل
• توجه به انواع
• حالات نصب
• کانال شاخص
• پوشش / پایه
• بودجه
قبل از انتخاب، بهتر است همه این عوامل به دقت مورد بررسی قرار گیرند تا انتخاب انکودر موتور مناسب برای سیستم مورد نظر باشد.

پلاک خوانی انکودر و مشخصات آن

پلاک خوانی انکودر

انکودر با قطر ۴۰ میلی‌متر، دارای شفت به قطر ۶ میلی‌متر است. این انکودر در نوع هالو شفت یعنی بدون شفت مرکزی بوده، دارای رزولوشن ۶۰۰ پالس در هر دور (۶۰۰ PPR) و سه کانال خروجی A، B و Z است. خروجی این انکودر از نوع NPN Open-collector بوده و منبع تغذیه آن می‌تواند از ۱۲ تا ۲۴ ولت DC باشد. در انتخاب انکودر برای پروژه خود، حتماً به مشخصات روی پلاک انکودر توجه بفرمایید تا اطمینان حاصل کنید که انکودر مناسبی برای نیازهای شما انتخاب شده است.

کاربرد انکودر در صنایع چیست؟

انکودرها در صنایع مختلف به عنوان یک سنسور حیاتی برای نظارت و کنترل استفاده می‌شوند. آن‌ها قادر به اندازه‌گیری دقیق موقعیت، سرعت و جهت حرکت اجزای مکانیکی هستند. با داشتن دقت بالا و قابلیت‌های متعدد، انکودرها برای بهبود عملکرد و دقت سیستم‌های کنترلی بسیار حیاتی به حساب می‌آیند. انکودرها در انواع مختلفی وجود دارند و هریک برای نیاز خاصی درنظر گرفته می‌شوند.

صنایع نفت و گاز

سنسور انکودر در پمپاژ و انتقال نفت خام به نفتکش‌ها و پالایشگاه‌ها برای اندازه‌گیری دقیق سرعت و جریان نفت استفاده می‌شود. در سکوهای نفتی و حفاری نیز، انکودرها برای تشخیص سرعت و موقعیت مته‌های حفاری به‌کار می‌روند و به مهندسان حفاری کمک می‌کنند تا بهترین روش‌های کنترل حرکت دستگاه حفاری را تعیین کنند.

نیروگاه برق

در توربین‌های بادی، انکودر برای تشخیص و کنترل سرعت چرخش پره‌ها استفاده می‌شود و کاربرد دارد.

دستگاه CNC و برش

در دستگاه‌های بُرش، انکودر برای زمان‌بندی و کنترل دقیق عملیات برش مانند برش پارچه یا چوب استفاده می‌شود. درواقع مواد خام به صورت پیوسته از یک قرقره وارد دستگاه برش شده و هنگامی که طول مناسبی از پارچه به دستگاه وارد می‌شود، تیغه برش فعال و در زمان مناسب از روی پارچه عبور می‌کند تا برش را انجام دهد.

صنایع رباتیک

سنسور انکودر در ربات جوشکار برای ارسال اطلاعات موقعیت بازوها به کنترل ‌کننده استفاده می‌شود. این سیستم به کنترل کننده اجازه می‌دهد تا حرکت بازوهای ربات را در زوایای مختلف نظارت و کنترل کند.

حوزه های پزشکی

در دستگاه‌های پزشکی مانند سی تی اسکن، انکودر برای دقیق‌تر کردن موقعیت و زاویه دستگاه نسبت به بیمار استفاده می‌شود.

جرثقیل

انکودر بر روی الکتروموتورهای جرثقیل نصب می‌گردد تا از حرکت‌های الکتروموتورها در جهت‌های مختلف با خطی و چرخشی مطلع شود و به کنترلر اطلاعات دقیق موقعیت را ارسال کند.

مراحل سیم کشی انکودر

انکودر دارای چهار سیم است که از رنگ‌های قرمز، آبی، سبز و زرد تشکیل شده‌اند. سیم سبز و زرد به عنوان خروجی کانال‌های A و B عمل می‌کنند، سیم قرمز برای تغذیه ۲۴ ولت DC استفاده می‌شود و سیم آبی به GND وصل می‌شود. برای دستگاه‌های مختلف، رنگ‌های سیم‌ها ممکن است متفاوت باشد، لذا قبل از نصب حتما پلاک انکودر یا کاتالوگ آن را بررسی کنید.

نحوه اتصال انکودر به کنترلر

برای اتصال انکودر به کنترلر، از کابل یا کانکتور استفاده کنید و اگر از کانکتور بهره می‌برید، جفت کانکتور (مانند male و female) یا کابل آماده را مورد استفاده قرار دهید. هنگام کابل‌کشی از کابل با روکش بافته‌شده و سیم‌های زوج به‌هم‌تابیده بهره ببرید تا از نویزهای الکتریکی جلوگیری کنید.
مطمئن شوید که کابل‌های AC و DC جدا هستند و اگر نیاز به عبور کابل از کابل AC است، از یک زاویه ۹۰ درجه استفاده کنید تا از تداخل جلوگیری شود. در پایان، شیلد و روکش کابل را به زمین در جعبه کنترل وصل کرده تا از نویزهای الکتریکی دوری داشته باشید.

نحوه کنترل سروو موتور با انکودر

با استفاده از انکودرها، موتورهای سروو موتور به خصوص موتورهای بدون تردد مشابه، می‌توانند موقعیت شفت را ردیابی و کنترل کنند. انکودرهای Incremental برای تعیین جهت و سرعت چرخش استفاده می‌شوند، درحالی که انکودرهای Absolute برای تعیین موقعیت دقیق در زمان‌های مختلف مناسب هستند. تنظیم دقیق انکودر برای موتورها ضروری است تا از بهینه‌سازی عملکرد و جلوگیری از مشکلاتی مانند احتمال فرار موتور اطمینان حاصل شود.

نحوه کنترل سرعت اینورتر با انکودر

برای کنترل دقیق سرعت یک موتور الکتریکی، استفاده از انکودر بسیار مهم است. هنگامی که فرمان‌های موتور از طریق یک اینورتر به آن اعمال می‌شود و می‌خواهید سرعت را به دقت و ثبات مورد نظر نگه دارید، انکودر به شما فیدبک لازم را ارائه می‌دهد. این فیدبک به شما کمک می‌کند تا بفهمید آیا سرعت موتور دقیقاً همان عددی است که شما تنظیم کرده‌اید یا خیر، به این ترتیب انکودر به عنوان یک ابزار اندازه‌گیری سرعت موتور، نقش بسیار حیاتی را ایفا می‌کند.

اندازه گیری طول و انکودر

انکودر می‌تواند به نوار نقاله متصل شده و در تمام حالاتی که نیاز به برش است، طول ماده ورودی را اندازه‌گیری کند. هنگامی که طول مناسب ماده وارد شود، به موتور قطع‌کننده دستور داده می‌شود تا ورق مدنظر را برش دهد.

نحوه اندازه گیری موقعیت انکودر

مواردی وجود دارد که شما نیاز دارید نوار نقاله را به یک مسافت خاص حرکت دهید و در آنجا توقف کنید. این یکی از کاربردهای پرکاربرد انکودر در صنعت است، به ویژه در ماشین‌آلات بسته‌بندی و پرکن‌های صنعتی مشاهده می‌شود. زمانی که با اندازه‌گیری خروجی انکودر و در نظر گرفتن ضرایب گیربکس و کوپلینگ‌ها، مسافت طی شده را محاسبه می‌کنید، این عمل به عنوان کنترل موقعیت شناخته می‌شود.

انواع مدار خروجی انکودر

با توجه به تجزیه و تحلیل مستندات فنی سازندگان انکودر، انواع مختلف خروجی انکودرهای افزایشی به شرح زیر تقسیم‌بندی می‌شوند:

خروجی ولتاژی (Voltage Output)

در این نوع خروجی، خروجی انکودر از کلکتور به ولتاژ تبدیل می‌شود تا به عنوان خروجی تحویل داده شود. استفاده از این نوع مدار خروجی به صورت کلی محدود است و در فواصل کوتاه مورد استفاده قرار می‌گیرد.

خروجی Open-collector output

این مدار از یک ترانزیستور NPN استفاده می‌کند تا کلکتور به عنوان خروجی بیرونی عمل کند. مناسب برای مواقعی است که ولتاژ تغذیه انکودر و کنترلر مطابقت ندارند.

خروجی Push-pull (Totem Pole output)

این نوع خروجی شامل دو ترانزیستور (یک NPN و یک PNP) است که بین V+ و V0 قرار دارند. این امکان را فراهم می‌کند که خروجی به عنوان خروجی سینک و سورس به صورت همزمان عمل کند.

خروجی Line driver output

این نوع خروجی دیفرانسیلی است که از RS-422 استفاده می‌کند و شامل یک خروجی دوم معکوس هم می‌شود. مناسب برای محیط‌های با تداخل زیاد یا فواصل طولانی بوده و برای اتصال به PLC‌ها و سیستم‌های دیجیتال استفاده می‌شود. این تقسیم‌بندی انواع خروجی انکودرهای افزایشی موارد مختلفی از جمله ولتاژ تغذیه، نوع سیگنال خروجی و شرایط استفاده را مشخص می‌کند.

سوالات متداول

۱. انکودر چیست؟

انکودر یک نوع سنسور است که برای اندازه‌گیری و تبدیل حرکت دوار یا خطی به سیگنال الکتریکی استفاده می‌شود.

۲. انواع انکودر کدامند؟

انکودر را می‌توان به ۵ دسته‌ اصلی تقسیم کرد که شامل: انکودر خطی، انکودر چرخشی، انکودر زاویه دار، انکودر مطلق و انکودر افزایشی هستند.

۳. کاربرد انکودر چیست؟

انکودرها به عنوان سنسورهایی برای تشخیص و اندازه‌گیری موقعیت (position)، سرعت (velocity) و جهت گردش شفت موتور یا تجهیزات متحرک دیگر استفاده می‌شوند. این ابزارها اطلاعات دقیقی را از حرکت و موقعیت تجهیزات در سیستم‌های مختلف فراهم می‌کنند. به عبارت دیگر، انکودرها از جمله ابزارهای حیاتی در صنایع اتوماسیون، رباتیک، CNC، پزشکی و صنایع دیگر هستند که برای کنترل دقیق و نظارت بر حرکت و موقعیت استفاده می‌شوند.

۴. مزایا و معایب انکودر (encoder) چیست؟

مزایای آن: دقت بالا، قابلیت اندازه‌گیری چندین پارامتر، مقاومت در برابر نویز، ساختار مکانیکی ساده و معایب آن: قیمت نسبتا بالا، وابستگی به سیستم تغذیه، حساسیت به شرایط محیطی، پیچیدگی در نصب و تنظیم است.

۵. Resolution انکودر چیست؟

رزولوشن یا ریز بینی انکودر نشان دهنده تعداد پالس‌های خروجی انکودر در هر واحد مقایسه است. به عبارت دیگر، رزولوشن انکودر نشان‌دهنده حساسیت آن بوده؛ هرچه رزولوشن بیشتر باشد، انکودر حساس‌تر و دقیق‌تر است.

۶. علت خراب شدن انکودر چیست؟

علت خرابی انکودر ممکن است شامل مواردی مانند: خرابی و قطعی کابل انتقال، مشکل در منبع نوری، خرابی ترانسدیوسر و عدم تنظیم و تراز بودن خطوط کابل‌کشی باشد.

انکودر چیست|بررسی انواع انکودر