خانه » بلاگ » کاربرد اینکودر و انواع آن

کاربرد اینکودر و انواع آن

مقدمه

اینکودرها، سنسورهایی هستند که حرکت مکانیکی (چرخشی یا خطی) را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌کنند. این سیگنال‌ها حاوی اطلاعاتی درباره موقعیت، سرعت و جهت حرکت هستند و در بسیاری از سیستم‌های کنترل صنعتی، روبات‌ها و تجهیزات اتوماسیون مورد استفاده قرار می‌گیرند. به عبارت ساده‌تر، اینکودرها به سیستم‌های کنترل اجازه می‌دهند تا حرکات را با دقت بسیار بالا اندازه‌گیری و کنترل کنند.

با ما همراه باشید در پادکست شماره هفت

دانلود لینک مستقیم پادکست شماره هفت : اینکودرچیست؟

اینکودر چیست ؟

رمز گذار یا اینکودر در واقع یک تجهیز الکترومکانیکی است که حرکت یک جسم را یه یک کد دیجیتال ۰-۱ ، Pulse یا آنالوگ (۴ تا ۲۰ میلی آمپر یا ۰ تا ۱۰ ولت) تبدیل میکند و این کد در تجهیز دیگری به نام دیکودر (Decoder) یا رمزگشا بنا به نیاز به تعداد دوران یا سرعت زاویه ای ویا مسافت تبدیل می شود.پایه علمی طراحی و ساخت اینکودر ها بهره گیری از تکنولوژی های نوری و مغناطیسی است.

این محصول تغییرات مکان (Postition) و جهت (Direction) را به سیگنال های الکتریکی ترجمه می کنند.اینکودر حسگری است که به محور چرخ ، و یا موتور وصل می شود و می تواند میزان چرخش را اندازه گیری کند ، با اندازه گیری میزان جا به جا یی ، سرعت ، شتاب یا زاویه چرخشی را تعیین کرد.

اینکودر و تجهیزات جانبی

رزولوشن اینکودر چیست؟

این مکانیزم در اینکودر به معنای تعداد پالس هایی است که در ازای یک دور چرخش تولید می شود. هر چه این عدد بالاتر باشد ، دقت اندازه گیری اینکودر بالاتر می رود.

ساختار و عملکرد اینکودر

ساختار داخلی اینکودرها بسته به نوع آن‌ها متفاوت است. اما به طور کلی، یک اینکودر شامل یک دیسک کددار، یک منبع نور و یک آشکارساز است. دیسک کددار دارای الگوی خاصی از نوارهای شفاف و تیره است. با چرخش دیسک، نور از طریق نوارهای شفاف به آشکارساز می‌تابد و سیگنال‌های الکتریکی تولید می‌شود. این سیگنال‌ها توسط مدار الکترونیکی داخلی اینکودر پردازش شده و به صورت پالس یا کد دیجیتال در اختیار سیستم کنترل قرار می‌گیرد.

ساختمان داخلی اینکودر

انواع اینکودر

اینکودرها با توجه به معیارهای مختلفی تقسیم بندی می شوند.

اینکودرها بر اساس تکنولوژی ساخت:

نوری: رایج ترین نوع اینکودر، اینکودرهای نوری هیتندکه بر اساس دیسک شیاردار و نور کار می کنند.
اینکودر مغناطیسی: این اینکودر در برابر شرایط محیطی سخت بسیار مقاوم است و بر اساس تغییرات میدان مغناطیسی کار می کند.
خازنی

ساختمان داخلی:

خطی : اینکودرهای خطی برای دستگاه های CNC و کولیس ها است و برای سنجش موقعیت خطی مورد استفاده قرار می گیرد و حرکات خطی را حس می کند.
چرخشی: یکی از پرکاربردترین اینکودرها ، اینکودرهای چرخشی است و موقعیت و زاویه یک شفت را به پالس تبدیل می کند.

بر اساس شفت:

اینکودر شفت دار: کوپلینگ ها وظیفه اتصال به شفت موتور را بر عهده دارند.
بدون شفت یا هالو شفت: این مدل سازگاری بشتری با محیط را دارد و نسبت به شفت نصب آسان تری دارد .

سیگنال خروجی :

افزایشی: این اینکودر تغییرات را بر مبنای زاویه و به صورت لحظه ای و نسبت به مبدا نشان می دهد.این اینکودر دارای سیگنالهای A , B ,Z است.
مطلق: این اینکودر موقعیت دقیق را بعد از قطع برق حفظ می کند. این اینکودر یک کد باینری منحصر بفرد دارد .
چرخ دار: اینکودر کالسکه ای یا چرخ دار برای اندازه گیری طول متحرک به کار می رود. دقت این اینکودر بر اساس میلی متر یا سانتی متر است.

شرح انواع اینکودر

اینکودر های چرخشی افزایشی :

در اینکودرهای چرخشی از یک صفحه شفاف استفاده می شود، 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)

اینکودر های چرخشی مطلق :

اینکودرهای مطلق در هر نقطه و موقعیت که باشد سیگنالی که در خروجی برای کنترلر ارسال میکند بیانگر همان مکان می باشد،در واقع اینکودر های مطلق یک تعداد عدد یونیک برای هر زاویه از اینکودر دارند که با قرار گیری در آن نقطه پالس و کد آن در خروجی ظاهر میشود.این اینکودر ها نسبت به اینکودر های افزایشی گرانتر بوده و پس از هربار بازنشانی کنترلر موقعیت شفت اینکودر فراموش نمی شود.

در اینکودرهای مطلق از یک صفحه شفاف استفاده می شود، 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.

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

اینکودر های چرخشی مغناطیسی :

این اینکودرها مانند اینکودرهای افزایشی است اما در تولید پالس از سنسورهای اثر هال استفاده شده است.

اینکودر های چرخشی سینوسی و کسینوسی Resolvers :

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.

اینکودر های مطلق خطی :

یکی از مدل های دیگر انکدرها به صورت مطلق خطی بوده که کاربرد بسیاری در اندازه گیری های طولی دارد که به خط کش های دیجیتال معروف هستند.

کاربرد اینکودر :

اینکودر ها معمولا در سیستم های اتوماسیون و کنترلی در قسمتی نصب میشوند که بتوانند از خروجی فیدبک را برای کنترل ارسال کنند و پارامتر های زیر مشخص کنند :

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 یه آن اعمال کنید و سرعت را کم و 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 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 اینکودر اندازه گیری سرعت موتور ها می باشد.

مواردی پیش می آید که شما میخواهید نوار نقاله مورد نظرتان به اندازه ای مشخص حرکت کتد و در آن نقطه توقف کند که این موضوع یکی از پرکاربرد ترین نوع استفاده از اینکودر در صنعت مخصوصا در ماشین آلات بسته بندی و پر کن های صنعتی بکار گرفته می شود.برای این کار شما خروجی اینکودر را اندازه گیری میکنید 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.

مزایا و معایب استفاده از انکودرها

مزایا:

دقیق، وضوح بالا و قابل اعتماد

قابل استفاده در برنامه های مختلف

مقاوم در برابر شرایط محیطی

معایب:

حساسیت در مقابل آلودگی

تداخل مغناطیسی یا رادیویی

مواردی از کاربرد اینکودر :

اندازه گیری سرعت
اندازه گیری موقعیت
اندازه گیری زاویه
اندازه گیری جهت حرکت شفت
ماشین های CNC
ماشین های چاپ
آسانسور
رباتهای صنعتی
ماشین های بسته بندی

نحوه کارکرد اینکودر

چند نکته کلیدی در انتخاب اینکودر :

در مواردی که نیاز به دقت و وضوح بالا باشد ، انتخاب اینکودر مناسب بسیار حائز اهمیت است.
انتخاب اینکودر با توجه به شرایط محیطی بسیار مهم است.
اینکودرهایی که نیاز به نگهداری کمتر دارند، می تواند انتخابی ایده آل باشد.
توجه به نیازهای خاص پروژه مانند دقت، محیط کاری ، نوع سیگنال خروجی و خصوصیات فنی در انتخاب اینکودر بسیار مهم است.

سوالات متداول در مورد اینکودر

اینکودر چیست؟

تبدیل حرکت مکانیکی (چرخشی یا خطی) به سیگنال‌های الکتریکی قابل پردازش برای تعیین پارامترهایی مانند سرعت، موقعیت، جهت یا فاصله بر عهده اینکودر است

رزولوشن اینکودر چیست و چه چیزی را نشان می دهد؟

رزولوشن اینکودر معیاری برای دقت اندازه گیری است. رزولوشن نشان دهنده تعداد پالس هایی است که اینکودر به ازای یک دور چرخش یا به ازای واحد طول تولید می شود.

کاربرد فاز Z در اینکودرهای افزایشی چیست؟

فاز Z به ازای هر دور کامل یک پالس تولید می کند و به عنوان نقطه مرجع یا صفر برای شمارش موقعیت استفاده می شود.

تفاوت اینکودر شفت دار و هالو شفت در چیست؟

تفاوت اصلی در اتصال به شفت موتور است. اینکودر شفت دار با کوپلینگ متصل می شود. اینکودر هالوشفت روی شفت موتور سوار می شود.

چه عواملی محیطی بر عملکرد اینکودر تاثیر می گذارد؟

گرد و غبار ، رطوبت و لرزش عواملی هستند که عملکرد اینکودر تاثیر می گذارد

نقش اینکودر در آسانسور چیست؟

تعیین دقیق موقعیت کابین تا اطمینان حاصل شود که درب کابین دقیقا هم سطح با کف باز شود

نتیجه گیری

به طور کلی می‌توان گفت که اینکودرها ابزارهایی هستند که برای تبدیل حرکت و موقعیت مکانی یا زاویه به یک سیگنال الکتریکی استفاده می‌شوند. این دستگاه‌ها در بسیاری از کاربردها از جمله رباتیک، سیستم‌های CNC، ماشین‌آلات، سیستم‌های کنترل موقعیت، رهگیری موقعیت، و سیستم‌های خودرویی استفاده می‌شوند. اینکودرها به کنترلرها اطلاعات دقیق در مورد حرکت و موقعیت فعلی موتورها یا دیگر اجزای مکانیکی را ارائه می‌دهند که برای کنترل و مانیتورینگ دقیق این سیستم‌ها بسیار حیاتی است. اینکودر ها در برند ها و قیمت های مختلفی در بازار وجود دارد برخی از این برند ها آتونیکس ، فناک ، کاکن ، واخندورف ، اپکن و… است.

برای خرید اینکودر به سایت کنترل24 مراجعه کنید و یا از طریق لینک زیر با کارشناسان ما در ارتباط باشید.