انکودر چیست؟
انکودرها به عنوان دستگاه‌های کلیدی در سیستم‌های کنترل حرکتی و فیدبک حسگرها به‌شمار می‌آیند. این دستگاه‌ها، قادر به تبدیل اطلاعات مکانی و وضعیتی به سیگنال‌های الکتریکی یا دیجیتال هستند، که به ارتقاء دقت و کارایی سیستم‌های کنترلی و حرکتی کمک می‌کنند. در این مقاله به بررسی عملکرد انکودرها، کاربردهای گوناگون آنها در صنایع مختلف و نقش آنها در ارتقاء تکنولوژی کنترل و اتوماسیون می‌پردازیم.
انکودر چیست؟
انکودر به عنوان یک تجهیز کلیدی در سیستم‌های کنترلی و اتوماسیون، توانمندی بی‌نظیری در تشخیص و اندازه‌گیری پارامترهای حرکتی در ماشین‌آلات و تجهیزات صنعتی دارد. این دستگاه بر روی موتورها یا عملگرهای چرخشی نصب شده و توانایی اندازه‌گیری زاویه چرخش، سرعت، مسافت، جهت و موقعیت را داراست. با تبدیل حرکت مکانیکی به سیگنال الکتریکی، انکودر فیدبک دقیق و پیوسته از حرکت را به واحد کنترل‌کننده مانند PLC ارسال می‌کند.
در این سیستم، PLC با تحلیل فیدبک‌ها، تصمیم‌های لازم را می‌گیرد و فرمان‌های متناسب را به عملگرها ارسال کرده و بدین ترتیب، به کنترل دقیق و اثربخش حرکت‌ها در صنعتی و اتوماسیون کمک می‌کند. استفاده از انکودرها در این سیستم‌ها به بهبود عملکرد، دقت و کارایی اجزای صنعتی و ماشین‌آلات می‌انجامد.(قیمت و خرید plc)
ساختمان داخلی انکودر
ساختار داخلی انکودر، با توجه به وظیفه اصلی آن در تشخیص پارامترهای حرکتی، از قسمت‌های حیاتی و مرتبط با عملکرد دقیق آن تشکیل شده است. توضیحات کوتاهی درباره هر یک از اجزا عبارتند از:
- بدنه: بدنه انکودر به عنوان قسمت خارجی و حفاظت‌کننده طراحی شده است و وظیفه اصلی آن حفاظت از قسمت‌های داخلی انکودر در برابر شرایط محیطی و فشارهای خارجی است.
- منبع نور: منبع نور برای روشنایی دیسک کدگذاری شده استفاده می‌شود. این منبع نور معمولاً یک LED یا لامپ کوچک است که نور لازم برای تشخیص الگوهای روی دیسک ارائه می‌دهد.
- دیسک کدگذاری شده: دیسک کدگذاری شده یک قطعه دایره‌ای است که الگوهای کدگذاری شده بر روی آن وجود دارد. این الگوها توسط منبع نور و فوتودیتکتور تشخیص داده می‌شوند.
- فوتودیتکتور یا آشکارساز: این سنسور نوری الگوهای کدگذاری شده روی دیسک را تشخیص می‌دهد و آنها به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌کند. این سیگنال‌ها حاوی اطلاعات پارامترهای حرکتی مانند زاویه و سرعت هستند.
- برد الکترونیکی: برد الکترونیکی واحدی است که سیگنال‌های الکتریکی از فوتودیتکتور را تحلیل و پردازش می‌کند. این برد معمولاً شامل مدارهای الکترونیکی مختلفی برای تقویت سیگنال و انجام عملیات پردازشی است.
- شفت: شفت به دیسک کدگذاری شده متصل است و حرکت دیسک را به شفت منتقل می‌کند. این شفت به محور چرخشی مرتبط با حرکت مورد نظر متصل است.
کاربردهای انکودر
انکودرها به عنوان ابزارهای بسیار مهم در صنایعی که از موتورها، پمپ‌ها، توربین‌ها و دستگاه‌های مشابه استفاده می‌شود، نقش اساسی ایفا می‌کنند. این دستگاه‌های حسگر، پارامترهای حرکتی مختلف را تشخیص داده و اطلاعات دقیق و به‌روز در مورد وضعیت و عملکرد این دستگاه‌ها فراهم می‌کنند. در زیر، برخی از کاربردهای انکودر در صنایع مختلف را بررسی می‌کنیم:
- اتوماسیون صنعتی: در سیستم‌های اتوماسیون صنعتی، انکودرها برای کنترل دقیق حرکت موتورها، ربات‌ها و دستگاه‌های مکانیکی استفاده می‌شوند. این کاربرد به بهبود دقت و کارایی فرآیندهای تولید و تولیدات کمک می‌کند.
- صنعت خودروسازی: در خودروها، انکودرها برای اندازه‌گیری سرعت چرخ‌ها، مسافت طی شده و کنترل سیستم‌های ضد قفل ABS و … استفاده می‌شوند.
- پزشکی: در تجهیزات پزشکی مانند دستگاه‌های تصویربرداری و دستگاه‌های جراحی، انکودرها برای کنترل دقیق وضعیت دستگاه‌ها و جراحی‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند.
- هوافضا: در صنعت هوافضا، انکودرها برای کنترل و مانیتورینگ دقیق حرکت اجزاء مختلف مانند پره‌ها و کنترل‌های پرواز مورد استفاده قرار می‌گیرند.
- پمپ و توربین: در صنایع نیروگاهی، پتروشیمی و صنایع پمپاژ، انکودرها برای اندازه‌گیری دقیق سرعت و جهت چرخش توربین‌ها و پمپ‌ها استفاده می‌شوند.
- سیستم‌های CNC: در ماشین‌های CNC (کنترل عددی تراش‌های کامپیوتری)، انکودرها برای مانیتور کردن و کنترل دقیق حرکت ابزارها و قطعات در فرآیند تراشکاری استفاده می‌شوند.
- رباتیک: در صنایع رباتیک، انکودرها به منظور کنترل و اطلاعات برداری در مورد حرکت و وضعیت ربات‌ها استفاده می‌شوند.
- تجهیزات نظامی: در تجهیزات نظامی مانند موشک‌ها و تجهیزات نظامی هوایی، انکودرها برای کنترل دقیق حرکت و جهت پرواز استفاده می‌شوند.
استفاده‌های متعدد انکودر در این صنایع نه تنها به بهبود دقت و کارایی دستگاه‌ها کمک می‌کند بلکه امکانات کنترلی و نظارتی را بهبود می‌بخشد و اجازه می‌دهد تا فرآیندها با دقت بالا و بدون خطا انجام شوند.
انکودرها از نظر نوع حرکت و ساختمان
انکودرها به دو دسته اصلی از نظر نوع حرکت، یعنی دوار یا چرخشی (Rotary) و خطی (Linear) تقسیم می‌شوند. هر یک از این دسته‌ها ویژگی‌ها و کاربردهای مختلفی دارند:
انکودرهای چرخشی (Rotary)
- این انکودرها برای اندازه‌گیری حرکت چرخشی و زاویه در دوران یک شفت یا دیگر قطعات چرخشی استفاده می‌شوند.
- این نوع انکودرها در سیستم‌های موتورها، پمپ‌ها، توربین‌ها، ربات‌ها و دستگاه‌های چرخشی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
انکودرهای خطی (Linear)
- این انکودرها برای اندازه‌گیری حرکت خطی و مسافت در یک مسیر خطی یا محور خطی استفاده می‌شوند.
- این نوع انکودرها در سیستم‌های CNC، ریل‌ها و ماشین‌آلات خطی، تجهیزات پزشکی خطی و سایر دستگاه‌هایی که نیاز به اندازه‌گیری حرکت خطی دارند، مورد استفاده قرار می‌گیرند.
با توجه به نیازهای مختلف صنایع و سیستم‌ها، انتخاب بین انکودرهای چرخشی و خطی ممکن است به دلیل ویژگی‌های خاص هرکدام صورت گیرد. این دو نوع انکودر با ارائه اطلاعات دقیق و به موقع در مورد حرکت و وضعیت، به بهبود کنترل و نظارت در سیستم‌های مختلف کمک می‌کنند.
انکودرها از نظر نوع تکنولوژی ساخت
انکودرها از نظر تکنولوژی ساخت به چهار دسته اصلی تقسیم می‌شوند: نوری، مکانیکی، مغناطیسی، و خازنی. هر یک از این دسته‌ها از تکنولوژی‌ها و اصول مختلفی برای اندازه‌گیری و انتقال اطلاعات حرکتی استفاده می‌کنند. در زیر، هر دسته توضیح داده شده است:
انکودرهای نوری
- این انکودرها از منابع نوری مانند LED یا لیزر به همراه الگوهای کدگذاری شده بر روی دیسک برای تشخیص حرکت استفاده می‌کنند.
- ویژگی‌ها: دقت بالا، سرعت بالا، و مقاومت به لرزش و شوک.
- کاربردها: سیستم‌های CNC، ماشین‌آلات، رباتیک و تجهیزات دقیق.
انکودرهای مکانیکی
- این انکودرها از قطعات مکانیکی مانند دنده‌ها و شفت‌ها برای اندازه‌گیری حرکت استفاده می‌کنند.
- ویژگی‌ها: سادگی، قدرت تحمل بالا در برابر شرایط محیطی سخت.
- کاربردها: صنایع خودروسازی، ماشین‌آلات سنگین و دستگاه‌های صنعتی.
انکودرهای مغناطیسی
- این انکودرها از میدان‌های مغناطیسی برای اندازه‌گیری حرکت استفاده می‌کنند.
- ویژگی‌ها: دقت بالا، عملکرد قوی در محیط‌های صنعتی و خاصیت ضد خرابی.
- کاربردها: رباتیک، سیستم‌های CNCو تجهیزات پزشکی.
انکودرهای خازنی
- این انکودرها از تغییرات خازن الکتریکی به عنوان نشانگر حرکت استفاده می‌کنند.
- ویژگی‌ها: سرعت بالا، دقت بالا و سایز کوچک.
- کاربردها: صنایع پزشکی، رباتیک و دستگاه‌های خودرو.
هر یک از این دسته‌ها با توجه به ویژگی‌ها و نیازهای خاص صنایع مختلف به‌کار می‌روند و تا به حد زیادی به بهبود دقت و عملکرد سیستم‌ها کمک می‌کنند. (بانک خازنی چیست)
انکودرها از نظر نوع سیگنال خروجی
انکودرها از نظر نوع سیگنال خروجی به دو دسته اصلی تقسیم می‌شوند: افزایشی (Incremental) و مطلق (Absolute). هر یک از این دسته‌ها ویژگی‌ها و کاربردهای مختلفی دارند:
انکودرهای افزایشی (Incremental)
- این انکودرها تغییرات نسبی در حرکت را اندازه‌گیری می‌کنند و سیگنال‌های افزایشی را تولید می‌کنند که نمایانگر تغییرات در موقعیت هستند.
- ویژگی‌ها: سادگی ساختار، هزینه کمتر و عدم نیاز به پارامترهای اولیه.
- کاربردها: ماشین‌آلات صنعتی، سیستم‌های CNCو دستگاه‌هایی که به دقت نسبی و حرکت نسبی نسبت به موقعیت نیاز دارند.
انکودرهای مطلق (Absolute)
- این انکودرها به صورت مطلق، یعنی موقعیت دقیق و مطلق در یک چرخه ۳۶۰ درجه را اندازه‌گیری می‌کنند و سیگنال‌های مطلق را ایجاد می‌کنند.
- ویژگی‌ها: اطلاعات موقعیت مطلق دقیق با دقت بالا، و امکان ادامه کار از موقعیت آخرین خواندن شده حتی بعد از قطع برق.
- کاربردها: رباتیک، دستگاه‌های پزشکی، تجهیزات هوافضا و سیستم‌هایی که به دقت موقعیت مطلق نسبت به یک مبدأ نیاز دارند.
هر یک از این دسته‌ها به توجه به نیازهای خاص کاربردها در صنایع مختلف انتخاب می‌شوند. انکودرهای افزایشی برای برنامه‌هایی که به دقت نسبی نسبت به موقعیت نیاز دارند و انکودرهای مطلق برای برنامه‌هایی که نیاز به دقت مطلق در موقعیت دارند مناسب هستند.
جمع بندی
انکودرها به دو دسته اصلی افزایشی و مطلق تقسیم شده‌اند، که هر یک ویژگی‌ها و کاربردهای خود را دارند. از نظر نوع حرکت، انکودرها ممکن است چرخشی یا خطی باشند و از نظر تکنولوژی ساخت به چهار دسته نوری، مکانیکی، مغناطیسی و خازنی تقسیم می‌شوند. همچنین، انکودرها دارای نوعی از سیگنال خروجی باشند که می‌تواند افزایشی یا مطلق باشد. با در نظر گرفتن مشخصات انکودرها مانند دقت، سرعت و نوع حساسیت، می‌توان مناسب‌ترین انکودر را بر اساس نیازهای خاص هر کاربرد انتخاب نمود.
صنایع تولید دیتا به عنوان نمایندگی رسمی برند معتبر زیمنس در تهران فعالیت می‌کند. برای خرید محصولات زیمنس از طریق این مجموعه اقدام نمایید.
اولین دیدگاه را ثبت کنید