انکودر صنعتی چیست؟

(Industrial ENCODER)

اگر در مورد انکودر ها سرچ کنید، ممکن است، با تعریف های گیج کننده  زیادی مواجه شوید، با این مقاله همراه شوید تا به طور کامل با این ابزار بسیار پرکاربرد، که در همه ی صنایع استفاده می‌شوند، آشنا شوید.

انکودرها در واقع در موشن کنترل برای بررسی و تنظیم حرکت استفاده می‌شوند. وقتی با کاربرد آن ها آشنا شوید، می بینید که چه کاربرد وسیعی در صنعت و اتوماسیون دارند.

انکدر در واقع، یک جور سنسور است که با بررسی حرکت، آن را به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌کند و نتیجه را به کنترلر می‌فرستد. سپس کنترلر با خواندن این اطلاعات، دستورهای لازم را برای تعیین جهت، موقعیت، تعداد، سرعت و… به دیگر اجزا صادر می کند. مثلا در یک ماشین بسته بندی، انکودر به کنترلر اعلام می کند که بعد از گذشت چه زمانی باید بسته بندی انجام شود.

انکودر چگونه کار می‌کند؟

در موشن کنترل سه دسته ابزار مختلف داریم:

یکی سنسورها برای تشخیص وضعیت سیستم؛

کنترلرها، برای بررسی وضعیت و پردازش کردن اطلاعات سنسور ها و دستور دادن به بقیه اجزا؛

و ربات های محرک، که دستگاه ها را بر اساس دستوری که بهشان می‌رسد، حرکت می‌دهند.

ما در صنعت، نیاز  داریم تا حرکت دقیق به سرعت و به درستی انجام شود، بنابراین نیاز به یک قطعه داریم تا ویژگی های حرکت را از جمله، مکان، سرعت، جهت و زاویه چرخش و… را  با دقت بالایی برای ما بررسی کند، و اینجاست که انکودرها وارد کار می‌شوند!

انکدر چرخشی برای تشخیص و ارزیابی حرکت زاویه دار و انکدر خطی، برای بررسی حرکت خطی کاربرد دارد.

انکودرهای چرخشی پرمصرف تر هستند و معمولا وقتی از انکودر صحبت باشد منظور، همان انکودر چرخشی یا روتاری انکودر است.

کاربرد انکودر

انکودر، می‌تواند پارامترهای مختلفی را از حرکت بررسی کند و در جاهای مختلفی استفاده شود. مثلا برای تعیین موقعیت، تعداد، سرعت، جهت در جاهای مختلف مثل دستگاه های پرکن و بسته بندی، رصدخانه ها، موقعیت و جهت در آسانسورها، در ریل های راه آهن، دستگاه های برچسب زنی و دستگاه های چاپ، رباتیک، خطوط مونتاژ و… و بسیاری از موارد دیگر، تقریبا در تمام صنایع کاربرد دارد.

 اتوماسیون صنعتی

در کارخانه های مدرنی که ماشین آلات، خودرو و وسایل الکتریکی ساخته می‌شوند، یک کامپیوتر، (PLC) ماشین ها و ابزاری که اجزا را می‌سازند، کنترل می‌کنند. این ابزارها می توانند کار برشکاری، ایجاد حفره یا سوراخ، صاف کردن و فرم دادن و… و دیگر کارها را انجام دهند. قطعات خامی که آماده می شوند، توسط ربات های صنعتی مونتاژ می‌شوند و نهایتا آماده می شوند.

کارخانه ها در صنعت مدرن، عموما از یک فرایند خودکار استفاده می‌کنند و برای همه ی مراحل تولید، نیاز به ابزارهایی برای سنجش موقعیت و زاویه و سرعت فرایندهای مختلف دارند که انکودر می تواند اینجا بسیار مورد استفاده قرار گیرد.

ربات های صنعتی

استفاده از ربات های صنعتی و بازوهای مکانیکی در کارخانه ها به جای انسان، می تواند علاوه بر این که انسان را از آسیب های احتمالی کار سخت در محیط های پرخطر کارخانه ها مصون بدارد، می تواند بهره وری کارخانه را هم تا حد زیادی بهبود بخشد و سرعت تولید و کیفیت محصول را تا حد قابل توجهی بالا ببرد.

این ربات ها، برای انواع حرکت های محوری، چرخشی، لغزشی نیاز به یک فرمان دقیق و سریع دارند، که انکودر با ارسال ویژگی های حرکت به کنترلر، باعث صدور به موقع و مناسب این فرمان میشود.

سرو موتورها و استپر موتورها

سروو موتو، موتوری است که در سروومکانیسم به کار گرفته می شود. در سروومکانیسم، سرعت حرکت چرخشی پیوسته یا خطی ثابت نگه داشته می‌شود و زاویه چرخش و مسافت حرکت به طور دقیق کنترل می شود،که برای تشخیص سرعت و زاویه چرخش موتور از انکدر استفاده می‌شود.

انواع انکودر

انکودرها با توجه به فناوری ای که با استفاده از آن سیگنال را ایجاد می کنند، به انواع مختلفی دسته بندی می‌شوند. ازجمله:

مکانیکی، مغناطیسی، القایی الکترومغناطیسی، و نوری.

پرمصرف ترین نوع انکودر، انکودر نوری است. انکدر نوری، با سنس کردن نور و قطع و وصل شدن جریان نور، واکنش نشان می‌دهد و اطلاعات مورد نیاز را دریافت می کند و ارائه می‌دهد.

انکودرها از نظر ساختاری به انکودرهای خطی و چرخشی دسته بندی می‌شوند.

انکودر خطی (خط کش دیجیتال):

انکودری که جابه جایی خطی را شناسایی می‌کند و معمولا برای اندازه‌گیری طول استفاده می‌شود.

انکودر چرخشی یا (Rotary Encoder):

انکودر چرخشی، حرکت را از نظر میزان چرخش، سرعت، جهت و موقعیت چرخش بررسی می‌کند.

روتاری انکودر یا انکودر شفت، یک ابزار الکترومکانیکی است برای تعیین ویژگی‌های حرکت زاویه ای یا حرکت محور و تبدیل آن به کدهای دیجیتال یا آنالوگ.

از نظر نوع خروجی سیگنال دو نوع انکدر مطلق و افزایشی داریم: انکودر مطلق و افزایشی.

برای کاربردهای تعیین پوزیشن یا موقعیت، هم انکودرهای افزایشی و هم انکودرهای مطلق به کار می روند؛ اما برای کاربردهای کنترل سرعت، کنترل شتاب و جهت حرکت بیشتر از انکودرهای افزایشی یا Incremental استفاده می شود.

انکودر مطلق (Absolute Encoder):

انکودر مطلق، به جای این که یک جریان پیوسته از پالس ها را بررسی کند، اطلاعات حرکت ازجمله جهت، سرعت و موقعیت را در لحظه بررسی می‌کند و ارائه می‌دهد.

انکودرهای مطلق، نسبت به انکودرهای افزایشی، اطلاعات واضح تری را ارائه می‌کنند. عملکرد سریع تری نسبت به انکودرهای Encremental دارند و حرکت را به طور دقیق در امتداد چند محور تشخیص می‌دهند. در صورت خرابی سیستم یا اختلال برق، بازیابی بهتر و سریع تری دارند.

انکودر افزایشی (Encremental Encoder):

انکودرهای افزایشی پرکاربردترین انکودرهای چرخشی هستند. این انکودرها برای سرعت و موقعیت در انواع کاربردهای صنعتی مناسب هستند و کاربرد زیادی دارند.

انکودر افزایشی، یک بازخورد عالی برای سرعت و مسافت ارائه می دهد. این نوع انکودر، سنسورهای کمی داشته و با داشتن یگ سیستم ساده و ارزان قیمت، با وجود کارایی بالا، از نظر اقتصادی هم مقرون به صرفه است. انکودر افزایشی، یک جریان پیوسته از پالس ها را بررسی کرده و تغییر اطلاعات را بررسی می‌کند. بنابراین نیاز به یک دستگاه مرجع دارند تا حرکت را بررسی و محاسبه کند.

Encoder از نظر کارکرد، به نوری، مغناطیسی، خازنی تقسیم می‌شود و بر اساس کارکرد می توانید هریک از انواع انکودر را انتخاب کنید.

انکودر نوری

یک انکدر نوری از  الگوهای نوری سیستم های نوری از پیش تعیین شده، استفاده می‌کند و با بررسی آن، حهت و موقعیت شیئ را تعیین می‌کند. خروجی یک انکودر نوری یا تاریکی است، یا روشنی.

انکدر نوری، یک دیسک متحرک دارد که مسیرهایی روی آن حک شده است و روی این مسیرها، شیارهایی وجود دارد. در طرف دیگر انکدر نوری، ماسکی قرار دارد که شیارهای مخصوصی روی آن قرار دارد.

انکودر مغناطیسی

اساس کار انکودر مغناطیسی، بررسی تغییر شار مغناطیسی است که با استفاده از آهنربا این تغییر شار بررسی می شود. تغییرات میدان مغناطیسی  را سنسور بررسی و نمونه برداری می کند و به کدهای دیجیتال یا آنالوگ تبدیل می کند تا برای تعیین موقعیت استفاده شوند.

بهترین ویژگی انکدر مغناطیسی این است که بدون تماس کار می کند و با نداشتن اصطکاک، از ساییده نمی شود و دوام خیلی بالایی دارد و از این منظر، خیلی مقرون به صرفه است.

این انکودرها، می توانند در فعالیت‌های سنگین که نیاز به مقاومت بالا و سرعت و دقت بالایی دارند و در شرایط محیطی نامساعد با دمای بالا هستند، عملکرد خوبی داشته باشند.

انکدر مغناطیسی کاربرد گسترده ای در صنایع مختلف، به ویژه در هوافضا، صنایع دفاعی و پزشکی، صنایع نفت و گاز دارد و در هر شرایط سخت صنعتی به خوبی می تواند عمل کند و نتیجه را بادقت بالایی ارائه دهد.

انکودر خازنی

انکودر خازنی با بررسی تغییر ظرفیت خازن میزان جابه جایی را بررسی و مشخص می‌کند. در واقع قطعات یک انکودر خازنی طوری چیده شده اند که با جابه جایی عناصر متحرک، نسبت به صفحات خازن که به صورت ثابت قرار دارند، ظرفیت خازنی تغییر می کند. در صنعت، از تغییر ظرفیت خازن در مواردی مثل میزان جابه جایی یا مکان، فاصله، رطوبت، سطح و شتاب استفاده می‌شود.

انکودر خازنی نسبت به انکودر القایی می تواند دقت بسیار بالایی داشته باشد و اطلاعات دقیقی را ارائه دهد؛ اما به طور کلی انکودر خازنی با توجه به این که نسبت به تغییرات محیطی مانند دما و رطوبت و مواد خارجی حساس هستند، در محیط های سخت صنعتی عملکردی به خوبی انکودرهای القایی ندارند.

به علاوه، تجمع بار الکترو استاتیک روی انکودر خازنی، دقت انکودر خازنی را تحت تاثیر قرار می‌دهد.

انکدر با چه برندی بخریم؟

در بازار صنعت ایران، برندهای Sick ،Lika، Autonics، Hohner، Eltra، Baumer ،Tamagawa پرفروش ترین انکودرها هستند. به ویژه، انکودرهای آتونیکس، با توجه به کیفیت و کارکرد خوب و قیمت بسیار مناسبی که دارند، بسیار مورد استقبال مهندسین ایرانی قرار گرفته اند.

برای هرگونه مشاوره خرید در خصوص خرید انکدر، می‌توانید با مهندسان مجرب سیماتیک کنترل مشورت کنید.