انواع انکودر از نظر تکنولوژی ساخت و عملکرد

انواع انکودر از نظر تکنولوژی ساخت و عملکرد

انواع انکودر از نظر تکنولوژی ساخت و عملکرد

هر انکودر از نظر ساختار فیزیکی و تکنولوژی ساخت شامل انکودر مغناطیسی، انکودر نوری، انکودر مکانیکی و انکودر خازنی است.

راد الکتریک بین الملل | فروش خازن، فیوز، انکودر، دیود، تریستور، مقاومت
مقالات مرتبط

  انواع انکودر؟

بررسی انواع انکودر از نظر تکنولوژی ساخت و عملکرد

همانطور که در مقاله پیشین انکودر چیست، توضیح داده شد شفت اینکودر، سنسوری است که به یک محور چرخنده اتصال داشته و قادر است میزان چرخش محور را محاسبه کند. تشخیص و اندازه گیری موقعیت، سرعت چرخش و جهت چرخش از جمله مهمترین کاربرد انکودرها است. این سیستم که جز تجهیزات کنترل حرکت محسوب می‌شود، میزان جابه جایی یا حرکت هر سیگنال را به یک رشته کد آنالوگ یا دیجیتال مبدل کرده و در مسیر باخورد به کنترلر دستگاه یعنی دیکودر جهت رمزگشایی و دیکود کردن داده ارسال می‌کند. یا به بیان ساده تر حرکات مکانیکی را به سیگنال آنلوگ یا دیجیتال برای پردازش در  PLC  تبدیل می‌کند.

در این مقاله در مورد انواع انکودر از نظر ساختار فیزیکی و تکنولوژی ساخت صحبت می‌کنیم:

  1. اینکودر مکانیکی
  2. اینکودر مغناطیسی
  3. اینکودر نوری
  4. اینکودر خازنی

 

انکودر مکانیکی چیست؟ (Mechanical Contact)

انکودر مکانیکی عملکردی دارد که سیگنال خروجی این اینکودر به کمک پتانسیومتر یا مقاومت متغیر با دقت حرکتی به شدت بالا تعیین شده که به آن سوییچ گردان هم گفته می‌شود. این نوع انکودرها دارای یک دیسک متحرک کاملا رسانا بوده با سایر موارد غیررسانا به شفت انکودر اتصال داشته و روی آن قطاع هایی از دایره‌های هم‌مرکز با شعاع‌های متفاوت خالی شده است. بخش ثابت آن با دارای اتصالاتی است که با دیسک رسانا در تماس بوده و با چرخش دیسک و شفت، این اتصلات یا کانتکت ها با دیسک برخورد کرده و درواقع وضعیت آن باز یا سوییچ روشن می‌شود ولی اگر به داخل حفره های خالی معین شده بیافتد، وضعیت آن، بسته با اصطلاحا سوییچ خاموش می‌شود. البته این دیسک رسانا از طریق یک منبع جریان تغذیه شده و  با ظاهر شدن یک کد باینری منحصربفرد که در خروجی انکودر می‌آید متناظر با هر یک از زاویه های که سوئیچ است.

انکودر مکانیکی چیست؟

به دلیل اصطکاک کانکت ها یا دیسک نه تنها استهلاک کاری این نوع انکودر بالاست بلکه نویز آن نیز بیشتر است و میزان دقت سنجش آن پایین است. بنابراین این سوئیچ ها در اثر فروسدگی و سایش بالا مستعد خرابی بوده و جر در کاربرد کنترل دستی دستگاه‌ها در جای دیگری معمولا بکار گرفته نمی‌شود.

 

انکودر مغناطیسی چیست؟ (Magnetic Encoder)

تکنولوژی اینکودرهای مغناطیسی که حدودا به یک دهه اخیر برمی‌گردد نسبت به اینکودر های نوری پیشرفته‌‌تر می‌باشد. عملکرد کلی انکودر مغناطیسی اینگونه است که در چرخش دیسک مغناطیسی شده، میدان مغناطیسی تغییر کرده که به واسطه موقعیت‌های متفاوت شفت انکودر، براساس دو تکنولوژی سنسور داخلی یعنی سنسور اثر هال و سنسور مگنتو رزیستیو ایجاد و سیگنال الکتریکی در خروجی ظاهر می‌شود. در نتیجه چرخش دیسک و متقابلا سنسور، یک موج سینوسی ایجاد شده و این سیگنال به یک موج مربعی مطابق نیاز تبدیل می‌شود. نحوه کارکرد این سنسورها: 

انکودر مغناطیسی چیست؟

انکودر مغناطیسی بر پایه اثر هال (Hall Effect)

در صورتی که یك ماده رسانا یا نیمه رسانا حامل جریان الكتریكي در یك میدان مغناطیسي قرار گیرد که جهت جریان عبوری I عمود برشدت چگالی شار B باشد، ولتاژ  Vدر عرض رسانا ایجاد می‌شود. در واقع هر بار که به این سنسور میدان مغناطیسی وارد گردد باعث می شود که سنسور یک پالس خروجی متناسب با سرعت گردش دیسک مغناطیسی ایجاد نماید. در شکل زیر ساده ترین حالت این عملکرد به ترسیم کشیده شده است

انکودر مغناطیسی بر پایه اثر هال

در شکل زیر نیز مقایسه ای بین دیسک انکودر مغناطیسی از نوع اثر هال (A)  با دیسک انکودر نوری (B) مشخص گردیده است

تفاوت دیسک نوری با دیسک مغناطیسی

انکودر مغناطیسی بر پایه مگنتو رزیستیو (Magneto Resistive)

در سنسور مگنتو رزیستیو با تغییر میدان مغناطیسی، مقاومت داخلی آن تغییر می کند. به بیان بهتر با چرخش دیسک مغناطیسی ناشی از تغییر میدان مغناطیسی، مقاومت داخلی سنسور تغییر کرده و در نتیجه ولتاژ خروجی سنسور افزایش و کاهش می‌یابد. با توجه به شکل زیر و مقایسه کارکرد، سنسور های مگنتو رزیستیو نسبت به سنسور های اثر هال گرانتر ، دقت بالاتر و حساسیت به نویز کمتری دارند.

انکودر مغناطیسی بر پایه مگنتو رزیستیو

مفهوم رزولوشن در انکودر های مغناطیسی

رزولوشن در انکودر بدان معنی است که دیسک گردان تا چه میزان قدرت تفکیک زوایای قرارگیری پالس‌های الکتریکی خروجی یا شفت را ایجاد می‌کند. رزولوشن در اینکودر مغناطیسی به تعداد سنسورها، تعداد جفت قطب P و N مغناطیسی روی دیسک گردان و نوع مدار الکتریکی بستگی دارد

معایب استفاده از انکودر مغناطیسی

  • دقت کمتر
  • حساس به دما
  • حساسیت نسبت به تداخل های مغناطیسی، امواج رادیویی
  • اطلاعات با دقت کتر نسبت به برخی از انکودر های نوری

 

مزیت‌های استفاده از انکودر مغناطیسی

  • جمع و جور  به علت تکنولوژی مدارهای مجتمع
  • طول عمر بیشتر
  • مقاوم در برابر آلودگی های محیطی، گرد و خاک، رطوبت
  • قابلیت اطمینان

 

انکودر نوری چیست؟ (Optical Encoder)

مکانیزم عملکرد اینکودر نوری برمبنای ارسال پرتو نوری است. بدیت ترتیب که مانند انکودرهای پیشین که دیسک گردان (دیسک شیشه ای، شفاف و مدور) روی شفت موتور قرار دارد و همراه موتور به صورت سنکرون یا همسان می‌چرخد. سیگنال نوری پس از متساعد شدن، از دیسک گردان عبور کرده به موجب چرخش و تغییر اطلاعات دریافتی به سنسور نوری، ارسال پالس ها به یک پردازنده، اطلاعات و داده های مورد نیاز پردازش می‌شود.

انکودر نوری چیست؟

فروش انکودر

بازرگانی راد الکتریک بین الملل نماینده انکودر بامر، انکودر کوبلر ارایه دهنده انواع اینکودر صنعتی و اینکودر سخت کار در انواع انکودر شفت، انکودر هالو شفت افزایشی، انکودر شفت مطلق و انکودر هالو شفت مطلق در نوع اینکودر دروار، و در مدل اینکودر خطی شامل انکودر افزایشی، انکودر مطلق، انکودر خطی با بلبرینگ و انکودر خطی بدون بلبرینگ می‌باشد.

 

اجزاي اصلي یك انكودر نوري :

اجزاي داخلی یک انکودر نوری به شرح زیر مي باشد :

  • بخش مشبک (Scanning Reticle)
  • سلول نوري (Photovoltaic Cells)
  • منبع نور (Light Source)
  • دیسك مدرّج (Graduated Disk)
  • لنز متمركز كننده پرتوي نور (Condenser Lens)
  • شفت انکودر (Shaft Encoder)

اجزای تشکیل دهنده انکودر نوری

مزایای انکودر نوری:

    • قیمت کم
    • قابلیت اطمینان بالا
    • رزولوشن بالا

 

کاربرد انکودر نوری:

  • صنایع روباتیک
  • ماشین های صنعتی  CNC
  • صنایع هوانوردی و فضایی
  • تجهیزات کالیبراسیون
  • کارخانجات تولید نیمه هادی
  • تجهیزات پزشکی مانند دستگاه های عکس برداری (X-Ray Imaging)
  • تلسکوپ ها و آنتن های مخابراتی بزرگ
  • تجهیزات نقشه برداری

 

شمارنده یا حسگر نوری انکودر (Optical Counter Encoder)

اصلی ترین بخشی که در نگاه اول هنگام برش طولی انکودر نوری می بینیم، شمارنده نوری است که شامل یک گیرنده مادون قرمز  و فرستنده است که یک دیسک گردان مابین آن قرار دارد. در قسمت گیرنده سلسله ای از صفر و یک ها تولید می‌شود اگر این صفحه بچرخد و از شیار های آن از مسیر دید فرستنده و گیرنده مادون قرمز عبور کند آن وقت با شمارش صفر و یک ها در یک زمان مشخص می توان سرعت پارامترهای مورد نیاز به جز جهت چرخش را اندازه گیری نمود.

مدار شماتیک فرستنده و گیرنده شمارنده نوری به صورت تصویر شکل زیر می باشد

شماتیک حسگر نوری انکودر

 

شاتر (Shutter)

اصلی ترین بخش یک انکودر نوری که دقت و رزولوشن انکودر بدان وابسته است، شاتر آن است. شاتر از دیسک،بلبرینگ، رولتیک،شفت و بدنه تشکیل شده است . جنس شفت و بلبرینگ ها معمولا استیل بدون زنگ است که دقت و استحکام بالا و از استهلاک برخوردار است. جنس دیسک و رولتیک بسته به محل نصب هم فلزی است هم شیشه ای. جنس شیشه دقت بالاتر، تنش گرمایی کمتر دارد ولی در محیط های بیرونی خطرناک کاربرد ندارد.