انکودر چیست؟ انکودر مطلق و افزایشی چه تفاوتی دارند؟
انکودرها (Encoders) یکی از اجزای مهم و کلیدی در سیستمهای مختلف الکترونیکی و مکانیکی هستند. اما دقیقاً انکودر چیست و چرا اینقدر در صنایع مختلف مورد استفاده قرار میگیرد؟ در این مقاله به بررسی انکودرها و تفاوتهای بین انکودرهای مطلق و افزایشی میپردازیم.
انکودر چیست؟
انکودرها حسگرهایی هستند که حرکت یا موقعیت یک جسم را به یک سیگنال دیجیتال یا آنالوگ تبدیل میکنند. به عبارت دیگر، آنها به ما این امکان را میدهند که بفهمیم یک جسم دقیقاً در کجای فضای سهبعدی قرار دارد یا چه مقداری حرکت کرده است. این اطلاعات میتواند برای کنترل دقیق دستگاههای صنعتی، رباتیک، و بسیاری از سیستمهای دیگر مورد استفاده قرار گیرد.
اینجاست که میتوانیم بگوییم انکودرها چشم سیستمهای الکترونیکی هستند. به کمک این حسگرها، میتوانیم حرکات را بهتر درک کنیم و به تبع آن کنترل بهتری بر روی سیستم داشته باشیم.
انواع انکودرها
انکودرها در صنعت به چند دسته اصلی تقسیم میشوند:
- انکودرهای افزایشی (Incremental Encoders): این نوع انکودرها تغییر موقعیت را اندازهگیری میکنند و برای محاسبه موقعیت فعلی به یک نقطه مرجع نیاز دارند.
- انکودرهای مطلق (Absolute Encoders): این نوع انکودرها همیشه موقعیت مطلق شفت را نشان میدهند و نیازی به نقطه مرجع ندارند.
- انکودرهای نوری (Optical Encoders): در این نوع انکودرها از حسگرهای نوری برای خواندن موقعیت استفاده میشود.
- انکودرهای مغناطیسی (Magnetic Encoders): این انکودرها با استفاده از میدانهای مغناطیسی موقعیت را تشخیص میدهند و معمولاً در محیطهای سخت استفاده میشوند.
انکودر مطلق
انکودرهای مطلق به گونهای طراحی شدهاند که موقعیت دقیق یک جسم را در هر لحظه به ما بدهند. به عبارت دیگر، این حسگرها بدون نیاز به پارامترهای قبلی، میتوانند به ما بگویند که جسم در کجا قرار دارد. سیستمهای مطلق با تولید سیگنالی منحصر به فرد برای هر موقعیت، به ما فهم میدهند که در هر لحظه جسم در کدام نقطه قرار دارد.
ویژگیها و مزایای انکودر مطلق
– دقت بالا: انکودرهای مطلق معمولاً دقت بیشتری نسبت به انکودرهای افزایشی دارند.
– موقعیت دقیق: هر بار که سیستم روشن میشود، انکودر مطلق میتواند موقعیت دقیق را بدون نیاز به صفر کردن یا تنظیم مجدد به ما ارائه دهد.
– ایمنی: در صورت قطع شدن برق، انکودرهای مطلق قادرند موقعیت را حفظ کنند و پس از روشن شدن دوباره، موقعیت قبلی را نشان دهند.
انکودر افزایشی
برخلاف انکودرهای مطلق، انکودرهای افزایشی فقط تغییرات حرکت را اندازهگیری میکنند. آنها با شمارش پالسها (یا انکودها، بستگی به نوع سیگنال دارد) میتوانند به ما بگویند که جسم چقدر حرکت کرده است، اما در این مدل اطلاعات مربوط به موقعیت مطلق از بین میرود. اگر برق قطع شود، باید تنظیمات اولیه انجام شود تا مطمئن شویم که سیستم از کجا شروع میکند.
ویژگیها و مزایای انکودر افزایشی
– سادگی: ساختار انکودرهای افزایشی معمولاً سادهتر و در نتیجه ارزانتر از انکودرهای مطلق است.
– فراوانی کاربرد: این نوع انکودرها معمولاً در جاهایی که اندازهگیری مداوم نیاز نیست، بسیار مفید هستند.
– وزن سبک: انکودرهای افزایشی معمولاً سبکتر هستند و میتوانند در فضاهای کمتر قابل استفاده قرار گیرند.
مزایای انکودر های مغناطیسی
انکودرهای مغناطیسی دارای چندین مزیت مهم هستند:
- مقاومت در برابر شرایط محیطی: انکودرهای مغناطیسی معمولاً در برابر گرد و غبار، رطوبت، و دماهای بالا مقاومتر هستند و به همین دلیل برای استفاده در محیطهای سخت و شرایط صنعتی مناسبترند.
- دوام و طول عمر: این انکودرها به دلیل ساختار مقاومتر و کمتر حساس به شرایط محیطی، دوام بیشتری دارند و طول عمر طولانیتری ارائه میدهند.
- عدم نیاز به کالیبراسیون مکرر: انکودرهای مغناطیسی به دلیل ساختار پایدار و قابل اطمینان خود، نیاز به کالیبراسیون مکرر ندارند و این امر باعث کاهش هزینهها و زمان تعمیرات میشود.
- دقت بالا: این انکودرها به دقت بالایی دست مییابند و قادرند موقعیت را با دقت بالایی تشخیص دهند که در بسیاری از کاربردهای صنعتی بسیار مهم است.
این مزایا باعث میشوند انکودرهای مغناطیسی انتخاب مناسبی برای کاربردهای صنعتی باشند که نیاز به مقاومت و دقت بالا دارند.
تفاوتهای کلیدی بین انواع انکودر چیست؟
حالا که با ویژگیهای هر دو نوع انکودر آشنا شدیم، بیایید به چند تفاوت کلیدی بین آنها اشاره کنیم:
1. روش اندازهگیری: انکودرهای مطلق موقعیت را بر اساس یک کد منحصر به فرد ارائه میدهند، در حالی که انکودرهای افزایشی فقط تغییرات حرکتی را اندازهگیری میکنند.
2. حفظ دادهها: اگر برق قطع شود، انکودر مطلق موقعیت را حفظ میکند، اما انکودر افزایشی باید دوباره تنظیم شود.
3. پیچیدگی و هزینه: انکودرهای مطلق معمولاً پیچیدهتر و گرانتر هستند، در حالی که انکودرهای افزایشی به دلیل ساختار سادهتر خود معمولاً ارزانتر هستند.
4. کاربردها: انکودرهای مطلق معمولاً در برنامههایی که نیاز به دقت بالا دارند، مانند رباتیک و ماشینآلات CNC، مورد استفاده قرار میگیرند. انکودرهای افزایشی بیشتر در مواردی که تغییر مکان مد نظر است، کاربرد دارند.
یک نمونه انکودر مطلق
انکودر Profibus نوعی انکودر است که از پروتکل ارتباطی Profibus برای انتقال موقعیت، سرعت و دیگر دادههای مرتبط استفاده میکند. Profibus (Process Field Bus) استانداردی برای ارتباطات fieldbus در فناوری اتوماسیون است که به دستگاهها اجازه میدهد دادهها را به صورت بلادرنگ مبادله کنند.
کاربردهای انکودرهای Profibus:
- اتوماسیون صنعتی: در سیستمهای خودکار مختلف برای کنترل و نظارت دقیق بر ماشینآلات و فرآیندها استفاده میشود.
- سیستمهای نقاله: برای اطمینان از موقعیتیابی دقیق و کنترل سرعت تسمههای نقاله استفاده میشود.
- رباتیک: برای ارائه بازخورد برای حرکت و موقعیتیابی دقیق بازوهای رباتیک و اجزا استفاده میشود.
- ابزارهای ماشینی: در دستگاههای CNC برای کنترل دقیق برش، حفاری و سایر عملیات ماشینی استفاده میشود.
- اتوماسیون فرآیند: برای اطمینان از اندازهگیری و کنترل قابل اعتماد در فرآیندهای تولید و تولید استفاده میشود.
نتیجهگیری
در کل، انکودرها ابزارهایی حیاتی در بسیاری از صنایع و سیستمهای کنترلی هستند. انتخاب بین انکودر مطلق و افزایشی بستگی به نیازهای خاص هر پروژه دارد. اگر به دقت و اطلاعات موقعیت نیاز دارید، انکودری مطلق انتخاب بهتری است. اما اگر فقط تغییرات حرکتی مورد نظر است و هزینه نیز اهمیت دارد، انکودر افزایشی مناسبتر خواهد بود.
سوالات متداول
1. کدام نوع انکودر بیشتر دقت دارد؟
انکودرهای مطلق معمولاً دقت بیشتری نسبت به انکودرهای افزایشی دارند.
2. آیا میتوان از انکودر افزایشی در برنامههای با دقت بالا استفاده کرد؟
بله، اما باید توجه داشت که انکودر افزایشی اطلاعات مطلق را ارائه نمیدهد و ممکن است نیاز به تنظیم مجدد داشته باشد.
3. کدام نوع انکودر برای رباتیک مناسبتر است؟
انکودرهای مطلق به دلیل دقت بالا و توانایی حفظ موقعیت، برای برنامههای رباتیک بسیار مناسبتر هستند.
