انکودر چیست ؟ انواع انکودر

انکودر (رمز گذار) در واقع یک تجهیز الکترومکانیکی است که حرکت یک جسم را به یک کد دیجیتال ۰-۱ Pulse یا آنالوگ تبدیل میکند و این کد در تجهیز دیگری به نام دیکودر (Decoder) یا رمز گشا بنا به نیاز به تعداد دوران یا سرعت زاویه ای و یا مسافت تبدیل می شود. پایه علمی طراحی و ساخت انکودرها بهره گیری از تکنولوژی های نوری و مغناطیسی است.

انکودرها تغییرات مکان(position) و جهت (direction) را به سیگنال های الکتریکی ترجمه می کنند. انکودر حسگری است که به محور چرخ ، چرخ دنده ، و یا موتور وصل می شود و می تواند میزان چرخش را اندازه گیری کند ، با اندازه گیری میزان چرخش می توان جابه جایی ، سرعت ، شتاب یا زاویه چرخشی را تعیین کرد.

۱-تقسیم بندی انواع انکودر ها

۱–انکودرها از لحاظ ساختمان به ۲ مدل تقسیم می شوند :
الف:انکودرهای خطی
ب:انکودرهای چرخشی و یا دورانی

۲–انکودرها از لحاظ عملکرد و ساختمان داخلی به ۳ دسته تقسیم می شوند:
الف:نوری
ب:مغناطیسی
پ:خازنی

۳–انکودرها از نظر نوع خروجی سیگنال به ۲ دسته تقسیم می شوند:
الف:مطلق (Absolute)
ب:افزایشی( Incremental)

۲-کاربرد انکودر

انکودر ها معمولا در سیستم های اتوماسیون و کنترلی در قسمتی نصب می شوند که بتوانند از خروجی فیدبک را برای کنترلر ارسال کنند و پارارمترهای زیر را مشخص کند:

اندازه گیری سرعت
اندازه گیری و کنترل موقعیت
جهت چرخش شفت

تصور کنید که قصد کنترل سرعت یک موتور الکتریکی را دارید ،اگر شما فرمان های موتور را از یک اینورتر به آن اعمال کنید و سرعت را کم و یا زیاد نمایید توانسته اید تا سرعت موتور را کنترل کنید ولی مشکل اصلی زمانی پیش می آید که شما قصد داشته باشید تا سرعت موتور را روی سرعت خاص به صورت دقیق و ثابت نگه دارید در این حالت شما نیاز به گرفتن فیدبک از موتور هستید اما این سوال پیش می آید که آیا سرعت دقیق موتور همان عددی که شما به آن اعمال کرده اید هست یا نه؟،پس یکی دیگر از کاربرد های انکودر اندازه گیری سرعت موتور ها می باشد.

مواردی پیش می آید که شما می خواهید نوار نقاله مورد نظرتان به اندازه ای مشخص حرکت کند و در آن نقطه توقف کند که این موضوع یکی از پرکاربردترین نوع استفاده از انکودر در صنعت مخصوصا در ماشین آلات بسته بندی و پرکن های صنعتی به کار گرفته می شود. برای این کار شما خروجی انکودر را اندازه گیری می کنید و با در نظر گرفتن ضرایب گیربکس و کوپلینگ ها مسافت طی شده را به دست می آورید ، این کار به اصطلاح کنترل موقعیت نامیده می شود.

۳-انواع انکودر ها

–انکودرهای چرخشی افزایشی :

انکودرهای افزایشی به این معنا می باشد که تا زمانی که انکودر در حال حرکت است در خروجی پالس و سیگنال داریم و برای اندازه گیری سرعت و موقعیت باید در کنترلر تعداد این پالس ها شمارش شود،ولی اگر کنترلر بازنشانی شود(تغذیه آن قطع شده و دوباره روشن شود) موقعیت قبلی انکودر را فراموش کرده و دوباره باید با شمارش پالس های انکودر اطلاعات جدید را کسب کند.یکی از معایب انکودر های افزایشی همین مورد می باشد که نمیتوان متوجه موقعیت قبلی و واقعی انکودر شد که این امر باعث ارزان قیمت بودن این مدل از انکودر ها شده است.

-انکودرهای چرخشی مطلق :

انکودرهای مطلق در هر نقطه و موقعیت که باشد سیگنالی که در خروجی برای کنترلر ارسال میکند بیانگر همان مکان می باشد،در واقع انکودر های مطلق یک تعداد عدد یونیک برای هر زاویه از انکودر دارند که با قرار گیری در آن نقطه پالس و کد آن در خروجی ظاهر میشود.این انکودر ها نسبت به انکودر های افزایشی گرانتر بوده و پس از هربار بازنشانی کنترلر موقعیت شفت انکودر فراموش نمی شود.
در انکودرهای مطلق از یک صفحه شفاف استفاده میشود، که بخش های خاصی از آن سیاه شده اند. این صفحه درمیان چندین گیرنده و فرستنده مادون قرمز قرار دارند،در هر لحظه تعدادی از این گیرنده ها صفر و تعدادی یک را نشان می دهند، بدین ترتیب یک عدد باینری بدست میآید که زاویه ای بین ۰ تا ۳۶۰ را نشان می دهد.

برای مثال اگر تعداد فرستنده ها و گیرنده ها هشت عدد و عدد باینری خوانده شده ۰۰۱۰۰۱۱۱ باشد (که درمبنای ۱۰ برابر ۳۹ است) زاویه مطلق برابر خواهد بود با :

در محاسبه بالا عدد ۲۵۵ زمانی بدست می آید که همه گیرنده ها یک باشند. یعنی (۱۱۱۱۱۱۱۱)

-انکودرهای چرخشی مغناطیسی :

این انکدرها هم همانند انکدرهای افزایشی بوده ولی در تولید پالس از سنسورهای اثر هال استفاده شده است.

-انکودر های چرخشی سینوسی و کسیونوسی resolvers

همانطور که در شکل زیر مشاهده می کنید ،این انکدر ها تفاوت عمده ای با انکدر های افزایشی و مطلق دارد،با این تفاوت که در این انکدر ها پالس ها به صورت دیجیتال نبوده و به صورت سیگنال آنالوگ می باشد که با اندازه گیری فرکانس و اختلاف فاز و شمارش نقاط صفر سیگنالها می توانیم سرعت،موقعیت و جهت حرکت شفت را به دست آوریم.