تعريف انکودر و تقسيم بندي بر اساس ساختمان

تعريف انکودر و تقسيم بندي بر اساس ساختمان

انکودر (ENCODER) چيست؟

انکودر که ترجمه فارسي آن رمز گذار مي باشد، در واقع يک تجهيز الکترومکانيکي است که حرکت يک جسم را به يک کد ديجيتال (0-1 Pulse) يا آنالوگ (4-20mA or 0-10V) تبديل مي کند و اين کد در تجهيز ديگري به نام ديکودر (Decoder) يا رمز گشا بنا به نياز به تعداد دوران يا سرعت زاويه اي و يا مسافت تبديل مي شود. انکودرها يکي از تجهيزات مهمي هستند که در سرو موتور از آن ها استفاده مي شود. انکودرها از لحاظ ساختمان در دو نوع خطي (Linear encoder) و چرخشي (Rotaryencoder) و از لحاظ عملکرد نيز در دو نوع انکودر مطلق (Absolute encoder) و انکودر افزايشي (Incremental encoder) طراحي و ساخته مي شوند.

تقسيم بندي انکودر بر اساس ساختمان:

انکودر خطي:

اين نوع انکودر همانطور که از نامش پيداست، جهت اندازه گيري حرکت خطي استفاده مي شود. از لحاظ ساختماني در انواع نوري ، مغناطيسي و مقاومتي (در واقع نوعي پتانسيومتر است) ساخته مي شود. انکودر خطي مدل نوري داراي خروجي ديجيتال و انکودر خطي مدل مغناطيسي و مقاومتي داراي خروجي آنالوگ است. از اين انکودرها در دستگاه هايي مثل دستگاه پرس براي اندازه گيري ميزان حرکت طولي پيستون جک و غلتک ها براي اندازه گيري ميزان فاصله طولي بين توپي هاي غلتک استفاده مي شود.

انکودر دوار:

انکودر دوار که به شافت انکودر (Shaft encoder) نيز معروف است ، در واقع يک تجهيز الکترومکانيکي که موقعيت يا حرکت زاويه اي يک شافت يا يک محور را به يک کد آنالوگ يا ديجيتال تبديل مي کند. اين نوع انکودر به طور معمول از يک يا دو جفت LED فرستنده و گيرنده و يک ديسک مدرج (سياه و سفيد يا جاي خالي و جاي پر) استفاده مي شود. ديسک مدرج مابين سنسورهاي فرستنده و گيرنده قرار دارد و اين مجموعه بر روي محور چرخان دستگاه مستقر است. هنگام چرخش شافت ديسک مدرج همراه با شافت مي چرخد و سنسورهاي فرستنده و گيرنده ثابت مي مانند. به اين ترتيب سيگنالي که از سمت فرستنده به گيرنده ارسال مي شود توسط چرخش ديسک به طور متوالي قطع و وصل مي شود. به اين صورت ما در خروجي گيرنده يک قطار از پالس هاي متوالي صفر و يک منطقي خواهيم داشت. اين پالس ها همان کدهايي هستند که انکودر توليد مي کند و براي اينکه تبديل به موقعيت و يا تعداد دوران شافت شود، به ورودي يک ديکودر داده مي شود و طبق برنامه اي که به ديکودر داده شده است، اين پالس ها به موقعيت تبديل مي شود. هر چه تعداد نقاط سياه و سفيد روي ديسک مدرج بيشتر باشد، تعداد اين صفر و يک هاي منطقي در يک دوران 360 درجه بيشتر و در نتيجه دقت اندازه گيري بيشتر مي شود.

تقسيم بندي انکودر بر اساس عملکرد:

انکودر افزايشي (Incremental encoder) :

اگر انکودر فقط داراي يک رديف پالس باشد، نمي تواند به درستي جهت چرخش را نشان دهد. بنابر اين بايد داراي يک رديف پاس دومي نيز باشد که به اين منظور بايد يک فرستنده و گيرنده نوري ديگر به مجموعه اضافه شود. همچنين ممکن است در لحظاتي هر دو پالس يک منطقي و در لحظاتي صفر منطقي باشند. بنابر اين در اين لحظات نمي توان جهت چرخش شفت را تشخيص داد. براي حل اين مشکل نياز به پالس سومي داريم که اين پالس بر اثر يک دور چرخش کامل به وجود مي آيد که به آن پالس فرمان مي گويند و از آن براي شمارش تعداد دوران نيز استفاده مي شود.
?

براي مثال اگر مجموعه پالس A قبل از پالس B وجود داشته باشد، شفت در جهت عقربه هاي ساعت مي چرخد. ولي اگر پالس B  زودتر از پالس A وجود داشته باشد، شفت در جهت عکس عقربه هاي ساعت مي چرخد و پالس C به علت چرخش به وجود مي آيد، در نتيجه پالس C با پالس B مچ شده و جهت چرخش بر اين مبنا تعيين مي شود. چنانچه از انکودر افزايشي مشروط به يکي از پالس ها استفاده شود، بايد از home switch همراه با آن استفاده کرد، براي اطمينان از اين که انکودر واقعا با نقطه شروع به کار فيکس (تنظيم) باشد.

انکودر مطلق (Absolute encoder) :

يک اشکال بزرگ انکودرهاي افزايشي اين است که شمارش پالس هاي آن در يک ميانگير يا اکسترنال کانتر (Counter External) ذخيره مي شود. اگر برق قطع شود و يا به هر حال اختلال پيدا کند، شمارش گم خواهد شد ( نقطه صفر براي دستگاه به هنگام راه اندازي مجدد کم يا تعريف نشده است) اين بدان معناست که چنانچه قدرت را از يک ماشين الکتريکي با انکودري که داراي چرخاننده الکتريکي است بگيريم، (به هر دليلي ممکن است، به خاطر تعميرات يا هر شب بعد از ساعات کاري باشد) ديگر انکودر موقعيت صحيح را نخواهد دانست. براي حل اين مشکل از انکودرهاي مطلق استفاده مي شود که در اين صورت ماشين هميشه موقعيتش را خواهد دانست. در انکودر مطلق ديسکي که داراي چندين گروه از قطعات به فرم دايره هاي متحدالمرکز نقطه شروع دايره هاي متحدالمرکز در مرکز ديسک انکودر چرخشي است استفاده مي شود. چنانچه حلقه به سمت محيط دايره برود، هر يک از آن ها داراي دو برابر قطعه نسبت به حلقه قبلي و داخلي تر خود خواهند داشت. اولين حلقه که داخلي ترين حلقه هاست يک قسمت شفاف و يک قسمت تيره خواهد داشت و حلقه سوم نيز از هر يک از قطعات 4 قسمت خواهد داشت. اگر انکودر داراي 10 حلقه باشد، آخرين حلقه يا دورترين آن از مرکز داراي 512 قطعه مي باشد چنان چه هر حلقه از انکودر مطلق داراي دو برابر قطعه از حلقه قبلي خود باشد، بين شماره ها يک سيستم باينري برقرار مي شود. در اين نوع انکودر به ازاي هر حلقه روي ديسک يک منبع نور و دريافت کننده  آن وجود دارد.

براي مثال، اگر بر روي يک ديسک 8 ترک وجود داشته باشد، اين انکودر قادر به توليد 256 پوزيشن مجزا و يا با وضوح زاويه اي از 1.406 درجه (360/256) است. رايج ترين انواع رمزگذاري عددي مورد استفاده در رمزگذار مطلق کدهاي خاکستري و باينري است.