اینکودر چیست؟

اینکودر:

اینکودر در معنای لغوی یعنی رمزگذار.اینکودر درواقع یک نوع سنسور است! و سنسورھا قطعات ھوشمندی ھستند کھ در یک

اتفاق فیزیکی از خود عکس العمل نشان می دھند. انواع سنسورھا از نظر خروجی را به سه دسته تقسیم می کنند: خروجی ھای آنالوگ، خروجی ھای قطع و وصل و خروجی پالس،که اینکودرھا نیز معمولا دارای خروجی پالس ھستند.

اینکودرھا اطلاعات مورد نیاز را برای کنترل دقیق و مو به مو در کاربردھای مختلف مانند موقعیت یابی دیسک چرخان، مونتاژ ماشین ھا، بسته بندی، صنایع رباتیک و...فراھم می کنند. در واقع اینکودرھا سنسورھای خاصی ھستند که حرکت ھای مختلف مانند حرکت طولی یا دورانی را با چرخش شفت خود تشخیص داده و از آن سیگنال برای تعیین موقعیت دقیق، متراژ، تشخیص سرعت و ... استفاده می شود. این سیگنال ھا در اینکودرھا به 3مدل انتقال میابند: نوری، مغناطیسی و خازنی.اینکودرھای نوری استانداردترین نوع اینکودرھا ھستند و بھ دلیل دقت بالا در تولید پالس بیشترین کاربرد را در صنایع دارند. نکته مھم این است کھ در این اینکودرھا بھ دلیل ساختار حساس، اینکودر باید دارای محافظت و IPنسبتا خوبی باشد تا در مقابل گرد وغبار، رطوبت و لرزش و دیگر عوامل محیطی مقاوم باشد.

اینکودرھای مغناطیسی و خازنی نسبت به اینکودرھای نوری، در محیط مقاومترند یعنی IPبالاتری دارند اما دقت آن ھا مانند اینکودر نوری بالا نیست و برای سیستم ھای با دقت بالااستفاده از آن ھا منطقی نیست.

اینکودرھای نوری انواع مختلف با خروجی ھای مختلف دارند کھ ما در این جا سری اینکودرھای چرخشی افزایشی یا INCRMENTAL ROTARY ENCODERرا مورد بررسی قرار میدھیم که رایج ترین و پرکاربردترین نوع در صنعت می باشند. دقت اینکودرھای

چرخشی بر اساس پالس در ھر دور یا ) pulses per revolution (pprمشخص می شوند.

در داخل اینکودر یک دیسک مدرج علامت گذاری شده (مثلا قسمت ھای سیاه و سفید) قرار دارد کھ در دو طرف آن یک فرستنده و گیرنده نوری تنظیم شده بھ طوری که وقتی شفت میچرخد دیسک ھمراه آن چرخیده و علامت ھا از جلوی فرستنده و گیرنده عبور کرده و به ھمین ترتیب پالس تولید می شود و این پالس ھا ھمان کدھایی ھستند که  اینکودر تولید میکند. مثلا اگر یک اینکودر چرخشی 100 pprباشد این یعنی روی دیسک 100قسمت علامت گذاری شده وجود دارد ھر چقدر تعداد علامت روی دیسک بیشتر باشد تعداد پالس

خروجی در یک دور چرخش 360درجھ بیشتر خواھد بود و این یعنی زوایای کوچک تر ودقت بالاتر.

اینکودرھای چرخشی افزایشی یا INCRMENTAL ROTARY ENCODERبه محض چرخش، پالس تولید می کنند و موقعیت آن ھا مھم نیست یعنی میزان جابجایی را با دقت تشخیص میدھند ولی اطلاعات دقیقی از موقعیت اولیھ یا موقعیت فعلی جسم بھ ما نمیدھند.

در ساختار این اینکودرھا برای تشخیص جھت حرکت (ساعت گرد یا پادساعت گرد) درواقع دو ردیف پالس جداگانھ داریم یعنی یک جفت فرستنده و گیرنده اضافه شده است: ردیف پالس Aو ردیف پالس .Bاگر مجموعه پالس Aقبل از پالس Bوجود داشته باشد شفت در

جھت عقربه ھاي ساعت مي چرخد ولي اگر پالس Bزودتر از پالس Aوجود داشتھ باشد شفت در جھت عکس عقربھ ھاي ساعت مي چرخد.

ھمچنین در اینکودرھای افزایشی یک کانال جداگانھ به اسم Zداریم کھ در ھر دور یک پالس ایجاد می کند و برای شمارش تعداد دورھا، انجام عمل resetدر کانترھا و یا موقعیت یابی بسیار دقیق در سیستم ھای سرو کاربرد دارد.

خروجی ھای الکتریکی در اینکودرھای چرخشی افزایشی:

اینکودرھای افزایشی مختلف دارای خروجی ھای مختلف ھستند: Npn ،Line driveکه کاربر بستھ بھ نوع شرایط سیستمPush-pull (Totem pole) یاOpen collectorخود، یک نوع را مھندسی کرده و برمی گزیند.

:Line drive خروجی ھر سیگنالی بھ صورت ولتاژ در صورت وجود میدان ھای خارجی نویزپذیر است و به

دلیل قانون القای فارادی، نویز روی آن القا می شود و شکل پالس را تخریب کرده، بنابراین در سیستم خطا ایجاد خواھد شد.

اگر ما دو سیگنال مثبت و منفی را کنار ھم به صورت ھم راستا قرار دھیم دو سیگنال نویز یکدیگر را خنثی می کنند و مثال آن دقیقا مانند دو سیمی است که برای جلوگیری از نویز آن ھا را روی ھم می تابانند. در سیستم ھای خروجی Line driveھر کدام از سری کانال ھای پالسی را به دو قسمت تقسیم می کنند در این صورت ھر کانال دارای دو واحد مجزا در خروجی و در مجموع اینکودر دارای 6خروجی Aو ’ B ، Aو ’ Z ،Bو ’ Zمی باشد.

بدین صورت در ھر کانال یک ولتاژ تفاضلی وجود دارد مثلا وقتی کانال Aدر حالت ON است یک ولتاژ مثبت بین Aو ’ Aوجود دارد و وقتی در حالت OFFاست ولتاژ بین Aویک ولتاژ منفی است. اندازه ولتاژ تفاضلی تقریبا برابر یا بزرگتر از 2.5 Vاست.

خروجی Line driveیک سیگنال با کیفیت بالا و صحیح ایجاد می کند کھ در برابر نویزالکتریکی مقاوم است. اینکودر دارای این خروجی معمولا دارای شیش سیم خروجی به علاوه این که دو سیم برای ولتاژ خود است کھ معمولا 5Vdcمی باشد.

:Npn open collector خروجی

این نوع اینکودرھا دارای سھ کانال خروجی A , B , Zو 0 Vو یک سیم نیز برای تغذیه + می باشند. نکتھ قابل توجھ در این اینکودرھا این است کھ خروجی را باید بھ PLCیا

کنترلری منتقل کنیم کھ ورودی PNPداشتھ باشند. رنج ولتاژ تغذیھ نیز در این سری خروجی وسیع تر می باشد.

:Push-pull (Totem pole) خروجی

خروجی Push-pullیا Totem poleدر دستھ اینکودرھای خروجی HTLقرار می گیرند و نسبت به دیگر خروجی ھا، امروزه رایج تر بوده و نحوه اتصال و قرار گرفتن آن ھا درمدار راحت تر است و برای اتصال آن ھا NPNیا PNPبودن ورودی گیرنده اھمیت ندارد.

این اینکودرھا دارای سھ کانال خروجی A, B, Zو دو سیم جھت تغذیھ می باشند. رنج ولتاژتغذیه نیز معمولا بین 5تا Vdc 24می باشد.

محدودیت سرعت برای اینکودرھای چرخشی:

اینکودرھای چرخشی با توجھ بھ شرایط و ویژگی ھای ساختھ شده دارای محدودیت سرعت برای چرخش شفت خود می باشند و برای استفاده اینکودر در سرعت ھای بالا باید مقدارحداکثر چرخش را محاسبھ نمود تا بھ اینکودر و سیستم اتوماسیون آسیبی وارد نشود.

فرمول محاسبھ حداکثر سرعت چرخش بھ صورت زیر می باشد:

Max.response revolution=

(maximum frequency response/pulses per revolution) × 60 s/min

یعنی حداکثر فرکانس اینکودر کھ در مشخصات اینکودر ذکر می شود بر مقدار پالس درھر دور اینکودر تقسیم و در عدد 60ضرب میشود. برای مثال یک اینکودر 3پالس برای چرخش با سرعت 5000دور بر دقیقھ با سرعت 250hzپالس تولید می کند اما یک

اینکودر 1000پالس برای چرخش با ھمین سرعت، پالس خود را حدودا با سرعت 83khzتولید میکند. بنابراین اینکودر 1000پالس مقدار سرعت مجاز کمتری نسبت بھ یک اینکودر 3پالس دارد. عدد بدست آمده برای مقدار response revolutionباید در حداکثر مقدار خود برابر یا مساوی مقدار مجاز گفتھ شده در کاتالوگ اینکودر باشد.