چگونه انکودر مناسب انتخاب کنیم؟

انتخاب روتاری انکودر مناسب

روتاری انکودر وسیله ای است که برای به دست آوردن اطلاعات زاویه ای موقعیت، جهت کاربردهای کنترل حرکت، مورد استفاده قرار می گیرد. اطلاعات بدست آمده مربوط به سرعت، موقعیت، جابه‌جایی، جهت و یا افزایش سرعت می باشد.

چگونه یک روتاری انکودر مناسب انتخاب کنیم؟

هنگام انتخاب روتاری انکودر ابتدا باید مشخص کنید که آیا به انکودر افزایشی (Incremental Encoder) احتیاج دارید یا انکودر مطلق Encoder) Absolute)؟

روتاری انکودر افزایشی مطابق با چرخش محور، تولید پالس می کند. پالس یا افزایش یک سیگنال دیجیتالی مربعی است. رزولوشن انکودر متناسب با تعداد پالس در هر چرخش کامل است و می بایست هر زمان که منبع تغذیه قطع می شود مجددا تنظیم گردد.
روتاری انکودر مطلق شمارنده خود را ادغام می کند. به این صورت که در صورت قطع شدن منبع تغدیه آخرین مقدار ارزش ذخیره می شود.
روتاری انکودر افزایشی قیمت مناسب تری دارد ولی در شرایط زیر بهتر است روتاری انکودر مطلق را تهیه کنید:

•  وقتی تنظیم مجدد انکودر برای کاربرد شما زیان بار باشد.
• وقتی ممکن است سیستم پردازش سیگنال شما توسط نویز هایی که احتمالا پالس اشتباه تولید می کنند مختل شود.
•  وقتی ریسک بالای عدم شمارش پالس (مثلا در فرکانس های بالا) وجود دارد.
•  وقتی حرکت چرخشی نوسان دارد و چرخش کامل انجام نمی شود.
•  وقتی لازم است تمام مدت موقعیت واقعی محور را بدانیم.
•  وقتی مهم است تعداد گردش ها به طور کامل شمرده شود. در این حالت باید روتاری انکودر مطلق چند چرخشی (multi-turn absolute rotary encoder) انتخاب کنید.

روتاری انکودر Pepperl+Fuchs

هنگام انتخاب روتاری انکودر باید با توجه به سیستم ادغام شونده، سایز آن را نیز مشخص کنید. به عبارت دیگر لازم است فضای مورد نیاز آن یعنی قطر هوزینگ، طول و قطر شفت خروجی (توپر یا توخالی) را نیز مشخص کنید.
در آخر لازم است محدودیت های محیطی و مکانیکی که انکودر برای انتخاب سطح حفاظت با آنها مواجه خواهد بود را شناسایی کنید.

بیشتر بخوانید :چگونه سنسور فشار مناسب انتخاب کنیم ؟
بیشتر بخوانید :چگونه دکل حفاری مناسب انتخاب کنیم ؟
بیشتر بخوانید :چگونه سنسور پروکسیمیتی انتخاب کنیم ؟

چگونه کار می کند؟

روتاری انکودر افرایشی جابه جایی زاویه ای را با توجه به یک موقعیت مرجع اندازه گیری می کند. بعد از قطع تغذیه سیستم پردازش داده باید صبر کند تا انکودر اطلاعات متناسب با موقعیت مرجع را برای بهره برداری صحیح از اطلاعات جابه جایی زاویه ای، برای آن ارسال کند. روتاری انکودرها افزایشی، طراحی های مختلف با تکنولوژی های متفاوتی دارند که هر کدام محاسن و معایب خود را دارند. رایج ترین تکنولوژی ها به شرح زیر می باشند:

روتاری انکودر افزایشی اپتیکال (Optical incremental rotary encoders)

این انکودرها از ال ای دی هایی برای خواندن جابه جایی زاویه ای استفاده می کنند. این گونه انکودرها از لحاظ قیمتی مقرون به صرفه هستند و رزولوشن بالا  ( وضوح بالا) ارائه می دهند. این تکنولوژی به صورت گسترده ای در صنعت استفاده می شود. اما اگر در محیط خطر آلوده شدن توسط گرد و خاک، روغن و… وجود داشته باشد عملکرد سیستم اسکن نوری ممکن است دچار اختلال شود.

روتاری انکودر افزایشی مغناطیسی (Magnetic incremental rotary encoders)

پالس ها توسط مغناطیس منتشر می شوند. این تکنولوژی نیز در بسیار زیاد در صنعت یافت می شود چرا که انکودرهای مغناطیسی کمتر در معرض ریسک آلوده شدن می باشند.
صرف نظر از اصل عملکرد انکودر چرخشی، می توان گفت که سیگنال خروجی مجموعه ای از پالس هایی است که کدهای باینری را تشکیل می دهند، یعنی مجموعه ای از ۰ و ۱ های متوالی مرتبط با جابه جایی زاویه ای که به رزولوشن انکودر وابسته می باشد. از این سیگنال می توان برای تعیین جهت حرکت، میزان حرکت نسبت به موقعیت مرجع، و سرعت یا شتاب استفاده کرد.

روتاری انکودر Baumer

در انکودرهای افزایشی می توان سیم های انکودر را به ورودی های PLC متصل نمود. اینکه از کدام ورودی باید استفاده کنید توسط فرکانس عملیاتی انکودر تعیین می شود. این فرکانس متناسب با سرعت چرخش محور و نیز رزولوشن انکودر می باشد. وقتی فرکانس بالا باشد سیگنال متناسب با موقعیت مرجع استفاده می شود تا خطاهای شمارش برای پالس هایی که در نظر گرفته نشده اند را اصلاح کند.
به صورت کلی، روتاری انکودر دارای ۵ تا ۱۲ خروجی (سیم یا ترمینال متصل کننده) می باشد که باید به کانتر (شمارشگر) متصل شوند. در انکودر هایی که دارای ۵ سیم هستند، ۲ سیم برای اتصال منبع تغذیه و ۳ سیم دیگر برای ارسال سیگنال های مربوط به جابه جابه ای زاویه ای استفاده می شوند.

روتاری انکودر مطلق چگونه کار می کند؟

روتاری انکودر مطلق به محض روشن شدن، یک موقعیت زاویه ای مشخص می کند و به طور مستمر سیگنالی که به موقعیت واقعی محور متصل مربوط می شود، ارسال می کند. به طورکلی دو نوع انکودر مطلق وجود دارد:

انکودر مطلق تک چرخشی (Single Turn Rotary Encoder)

انکودر تک چرخشی (Single Turn Rotary Encoder) موقعیت محور را مشخص می کند. مقادیر ارسال شده توسط انکودر برای هر چرخش یکسان است. انکودر تک چرخشی این امکان راه می دهد که موقعیت محور را در هر زمانی ( حتی وقتی که ساکن باشد) و همچنین اطلاعات مربوط به جا به جایی زاویه ای را مشخص کند.

انکودر چندچرخشی (Multi-Turn Rotary Encoder)

انکودر چندچرخشی (Multi-Turn Rotary Encoder) انکودرهای چرخشی ثانویه را ادغام می کند تا تعداد چرخش های انجام شده و نیز موقعیت محور را نشان دهند.
همانند روتاری انکودر های افزایشی، تکنولوژی استفاده شده برای روتاری انکودرهای مطلق، اپتیکال است و سطح دقت بالایی دارند. اما ممکن است در معرض خطر خرابی ناشی از گرد و خاک، روغن و غیره و نیز مغناطیسی قرار گیرند.
در روتاری انکودرهای مطلق، موقعیت محور با کد خاصی تعریف می شود که به محض اتصال به منبع تغذیه مشخص می شود. که می تواند به همین صورت یا به صورت یک انتقال دهنده سیگنال دیجیتال از طریق سیستم فیلد باس مانند SSI، CANopen یا Profinet به کار گرفته شود.

روتاری انکودر Renishaw

منظور از رزولوشن چیست؟

رزولوشن مربوط به حداکثر تعداد نقاطی است که طی یک چرخش می توانند اندازه گیری شوند. برای روتاری انکودر افزایشی رزولوشن مستقیما به تعداد پالس هایی مربوط می شود که در هر چرخش ارائه می شود. برای روتاری انکودر مطلق رزولوشن به تعداد بیت های کد گذاری شده مربوط می شود. مثلا یک انکودر ۱۶ بیتی، رزولوشن ۶۵.۵۳۶ نقطه در هر چرخش خواهد داشت.
باید رزولوشنی را انتخاب کنید که بتواند نیازهای کاربرد شما و دقت اجزا مکانیکی که زنجیره اندازه گیری را شکل می دهند را پوشش دهد. انکودر به یک دستگاه الکتریکی، کنترلر یا کانتری متصل می شود که دارای حداکثر فرکانس ورودی که باید در نظر گرفته شود، باشد. انکودر افزایشی رزولوشن بالا در مقایسه با انکودر افزایشی رزولوشن پایین، تعداد پالس های بیشتری در طی یک چرخش ارائه می دهد. بسته به سرعت چرخش اعمال شده توسط کاربرد، سیگنال خروجی انکودر ممکن است فرکانس بالاتری نسب به دستگاه متصل به انکودر داشته باشد. در این حالت لازم است انکودری که رزولوشن پایین تری دارد استفاده کنید.

چگونه نصب کنیم؟

نصب روتاری انکودر بستگی به شکل آن دارد. بنابراین مهم است که مشخص کنیم چگونه به محوری که باید اندازه گیری شود متصل شود.
سه نوع اتصال اصلی عبارتند از:

•  روتاری انکودر که دارای شفت توپر هستند و می تواند به شکل های مختلف مانند استوانه، چهارگوش یا شش گوش باشند. این نوع انکودر می تواند انتهای محور توخالی یا مثلا در جناح یک چرخ دنده نصب شود.
•  روتاری انکودر با شفت توخالی که محور در آن قرار می گیرد.
• روتاری انکودر دو قطعه ای، این مدل شامل یک صفحه ای که به انتهای محور نصب می شود، و یک “Pick-up Head” که بالای صفحه فیکس می شود، می باشد.