آشنایی با انکودر و نقش آن در امنیت اطلاعات

گاهی اوقات افراد سوال می‌کنند که انکودر چیست؟ به این سوالات باید اینگونه پاسخ داد: انکودر، یک قطعه بسیار کاربردی و حیاتی در صنعت است که در دسته‌ی سنسورهای فیدبک قرار می‌گیرد. واژه "انکودر" به معنای کدگذار است؛ به این معنا که مختصات صفحه گردان یا خطی خود را کدگذاری کرده و این اطلاعات را به صورت الکتریکی به کنترلر مربوطه ارسال می‌نماید. انکودر در صنایع مختلف برای دریافت فیدبک موقعیت از محیط استفاده می‌شود و با استفاده از آن، می‌توان یک سیستم حلقه بسته را ایجاد کرد. این تکنولوژی اهمیت زیادی در بهبود عملکرد و کارایی انواع دستگاه‌ها و ماشین‌آلات دارد.

آشنایی با انواع انکودر

دسته‌بندی انواع انکودرها به دو گروه خطی و چرخشی می‌باشد. انکودرهای خطی، شناخته شده به عنوان خط کش، در کاربردهایی که حرکات خطی با دقت بالا و در مسیرهای کوتاه مدنظر قرار می‌گیرد، مورد استفاده قرار می‌گیرند.

در حالت دوار، انکودرها به دو نوع اصلی، یعنی انکودرهای مطلق (Absolute) و انکودرهای افزایشی یا اینکریمنتال تقسیم می‌شوند. همچنین، انکودرهای خطی نیز به دو دسته خط کشی و خط کشی مغناطیسی تقسیم‌بندی می‌شوند. با همراهی ما در ادامه، با ساختار و نحوه عملکرد هر کدام آشنا می‌شوید.

انکودر افزایشی (Incremental)

عملکرد این نوع انکودر بیشتر با استفاده از نور یا حتی میدان مغناطیسی صورت می‌گیرد. در این نوع، صفحه دواری درون انکودر وجود دارد که به آن صفحه سوراخ‌های متعددی ایجاد شده است. هرگاه صفحه حرکت می‌کند و سوراخ‌ها از مقابل منبع نور عبور می‌کنند، نور از آنها عبور کرده و به سنسور دریافت‌کننده نور می‌رسد. این فرآیند نشان می‌دهد که حرکتی انجام شده است و هر بار عبور نور از یک سوراخ، به صورت متمایز یک پالس ایجاد می‌کند.

دقت انکودر نوری افزایشی بستگی به تعداد سوراخ‌های موجود دارد. به عبارت دیگر، هر چه تعداد این سوراخ‌ها بیشتر باشد، دقت انکودر نیز افزایش می‌یابد. به عنوان مثال، اگر یک انکودر دارای ۳۶۰ سوراخ باشد و کل صفحه‌اش ۳۶۰ درجه را دربرگیرد، دقت این انکودر برابر با یک درجه خواهد بود.

انکودرهای افزایشی تنها تغییرات حرکت را ثبت کرده و قادر به تعیین موقعیت به صورت دقیق نمی‌باشند. این نوع انکودرها اصطلاحاً برای اندازه‌گیری سرعت استفاده می‌شوند. اما در سیستم‌هایی که نیاز به اندازه‌گیری دقیق موقعیت دارند، ضروری است که موقعیت صفر یا همان هومینگ را با استفاده از سنسور و لیمیت سوییچ به‌درستی تعیین نمایند.

انکودر مطلق (Absolute)

روش عمل انکودر چرخشی مطلق به این صورت است که در داخل آن یک صفحه دوار قرار دارد که این صفحه از چندین بخش تشکیل شده است. هر یک از این خطوط از مرکز دایره شروع شده و به محیط آن ادامه دارد، یک نور را تابانده و سنسورها آن را دریافت می‌کنند. تعداد این خطوط تعداد بیت‌های انکودر را مشخص می‌کند.

انکودرهای مطلق به دلیل ساختار خود از دقت بیشتری نسبت به انکودرهای افزایشی برخوردار هستند. در انکودرهای مطلق ، سیم به تعداد بیت‌ها وجود دارد.

بعضی از انکودرهای مطلق، همچون مدل‌های مولتی‌ترن با داشتن باتری و چرخ دنده، دورهای چرخشی بیشتر از 360 درجه را ذخیره کرده و موقعیت را به دقت حفظ می‌کنند.

انکودر کالسکه

انکودر چرخ دار کالسکه، یک ساختار است که به کمک انکودر چرخشی، حرکات خطی را ممکن می‌سازد.

کاربرد اصلی این انکودر در صنایعی مانند تولید کاشی است. به‌عنوان مثال، در این صنعت هر متر از مسیر تعیین‌شده، باید سنگ برش بخورد. دقت انکودر کالسکه به این معناست که به ازای هر یک میلیمتر حرکت، یک پالس ثبت می‌شود.

پرسشی که احتمالاً مطرح می‌شود این است: در چه مواقعی از انکودر کالسکه و در چه زمان‌هایی از انکودر خطی (خط‌کش) استفاده کنیم؟ جواب این است که، همانطور که ذکر شد، خط‌کش‌ها برای مسیرهای کوتاه با دقت بالا استفاده می‌شوند، درحالی‌که انکودر کالسکه برای حرکات با دقت کمتر و بیشتر برای برش ورق مورد استفاده قرار می‌گیرد.

کاربرد انکودر در برش ورق

عملکرد انکودر خطی، که به آن خط‌کش پالسی یا خط‌کش دیجیتالی هم اطلاق می‌شود، در اساس همانند انکودر چرخشی است با این تفاوت که صفحه مورد استفاده در آن به جای شکل گرد، یک خط مستقیم است. در این نوع انکودر، دقت اندازه‌گیری توسط فاصله بین سوراخ‌ها مشخص می‌شود. به‌عنوان مثال، اگر فاصله بین سوراخ‌ها 0.1 میلیمتر باشد، دقت این انکودر برابر با 0.1 میلیمتر است، به این معنا که با هر حرکت 0.1 میلیمتری، انکودر یک پالس را ثبت می‌کند.

خط‌کش اهمی

خط‌کش اهمی یک نوع مقاومت متغیر است که با استفاده از تغییرات مقاومت، مقدار حرکت را اندازه‌گیری می‌کند. این وسیله از یک سیم پیچ و یک سیم متغیر تشکیل شده است. سیم پیچ به یک منبع ولتاژ متصل است و سیم متغیر به صورت خطی روی آن حرکت می‌کند.

وقتی سیم متغیر جابجا می‌شود، طول سیم پیچ تغییر می‌کند و در نتیجه، مقاومت سیم پیچ نیز تغییر می‌کند. این تغییرات مقاومت را می‌توان با استفاده از یک دستگاه اندازه‌گیری مقاومت، مانند مولتی‌متر، اندازه‌گیری کرد.

به عنوان مثال، اگر تغییر در مقدار مقاومت 5 اهم باشد، این به معنای جابجایی 10 سانتیمتری سیم متغیر است.

خط‌کش اهمی به دلیل سادگی ساختار، از نظر قیمت، ارزان‌تر از انکودر خطی است. با این حال، انکودر خطی دقت بیشتری دارد و می‌تواند مقادیر حرکت را با دقت بیشتری اندازه‌گیری کند.

خط کش آنالوگ مغناطیسی

خط کش آنالوگ مغناطیسی یک ابزار اندازه‌گیری است که با استفاده از خاصیت مغناطیسی، مقدار حرکت را اندازه‌گیری می‌کند. این ابزار از یک میله مغناطیسی ثابت و یک میله مغناطیسی متحرک تشکیل شده است.

میله مغناطیسی ثابت به چندین قطعه کوچک تقسیم شده است که هر قطعه قطب N یا S آهنربا است. میله مغناطیسی متحرک نیز قطب N یا S آهنربا دارد.

وقتی میله مغناطیسی متحرک بر روی میله مغناطیسی ثابت حرکت می‌کند، اگر قطب‌های همنام در مقابل هم قرار گیرند، به دلیل خاصیت مغناطیسی، میله‌ها یکدیگر را دفع می‌کنند. اگر قطب‌های غیرهمنام در مقابل هم قرار گیرند، میله‌ها یکدیگر را جذب می‌کنند.

هر بار که میله‌های مغناطیسی یکدیگر را دفع می‌کنند، یک واحد حرکت اندازه‌گیری می‌شود.

خط کش آنالوگ مغناطیسی دقت بسیار بالایی دارد و می‌تواند مقادیر حرکت را با دقت صدم میلیمتر اندازه‌گیری کند. به همین دلیل، در کاربردهایی که به دقت بالا نیاز است، مانند دستگاه‌های تزریق پلاستیک، از این ابزار استفاده می‌شود.

تفاوت‌های انکودر (مقایسه انکودرهای افزایشی با انکودرهای مطلق)

انکودرهای مطلق در شرایطی عمل می‌کنند که دقت و صحت در سرعت و موقعیت، تلرانس (تحمل) خطا و تفسیر پذیری، نسبت به سادگی سیستم اهمیت بیشتری دارد. انکودر مطلق قابلیت دارد در صورت قطع برق سیستم، "موقعیت خود را بداند" و در صورت حرکت انکودر در زمان قطعی برق، اجازه راه‌اندازی مجدد را داشته باشد.

انکودر مطلق اطلاعات موقعیت‌یابی را درک می‌کند و نیازی به توجه به قطعات الکترونیکی خارجی برای ارائه شاخص پایه برای موقعیت انکودر ندارد. به‌ویژه در مقایسه با رزولورها و انکودرهای افزایشی، نقطه قوت اصلی انکودرهای مطلق در دقت و صحت موقعیت‌یابی آن‌ها و تأثیر بر عملکرد کلی کاربردها جلب توجه است. بنابراین، این انکودرها معمولاً برای کاربردهایی با دقت بالا مانند CNC، پزشکی و رباتیک انتخاب می‌شوند.

مزایای انکودرهای مطلق روتاری

انکودرهای مطلق با ارائه مزایای منحصر به فرد نسبت به انکودرهای افزایشی، توانایی‌هایی بی‌نظیر را به ارمغان می‌آورند. این انکودرها برای هر موقعیت محور، یک کد یکتا ارائه می‌دهند. به عبارت دیگر، آن‌ها قادرند اطلاعات موقعیتی بسیار دقیق و منحصر به فردی را ارائه دهند، زیرا هیچ دو موقعیتی روی یک ترک (خط) یکسان نیستند. این انکودرها واقعیت موقعیت را با تولید یک رشته از کدهای دیجیتال یکتا اندازه‌گیری می‌کنند که نمایانگر موقعیت واقعی انکودر است و بنابراین به یک شاخص یا نقطه مرجع نیاز دارند. این ویژگی باعث می‌شود که انکودرهای مطلق در کاربردهای بازگشت به موقعیت خانه (ابتدایی) مزیت داشته باشند که در شرایط قطعی برق، ممکن است مشکلاتی ایجاد کند.

همچنین، انکودرهای ابسولوت یا مطلق نسبت به انکودرهای افزایشی، توانایی ارائه امکانات با رزولوشن بالاتر را دارند. در حالی که انکودرهای افزایشی ملزم به افزودن افزایش‌ها به یک ترک خاص روی دیسک کد هستند و به همین دلیل در مواجهه با ابعاد فیزیکی دیسک و تعداد پالس‌های قابل دیکد شدن (رمزگشایی شدن) در برابر سرعت چرخشی انکودر (پاسخ فرکانسی) محدودیت دارند، انکودرهای مطلق با افزودن تعداد بیشتری از ترک‌ها، می‌توانند رزولوشن‌های بالاتری را به دست آورند و خروجی را به صورت پیوسته‌ای از پالس‌ها ارائه دهند. در مقابل، این انکودرها محدودیت‌هایی که توسط تعداد دفعاتی که انکودر در یک بازه نمونه‌برداری که به آن نرخ باود (baud rate) می‌شود، اعمال می‌شود را ندارند.

با خروجی دادن یک کلمه دیجیتال یا بیت به جای یک دنباله از پالس‌ها، انکودرهای مطلق روتاری ویژگی‌های متعددی ارائه می‌دهند:

• با استفاده از انکودرهای مطلق، رزولوشن کلی بیشتری نسبت به انکودرهای افزایشی حاصل می‌شود.
• این انکودرها به دلیل زمان هومینگ کمتر، بهترین عملکرد را در شروع به کار ارائه می‌دهند.
• این انکودرها قادرند حرکت در امتداد چندین محور را با دقت شناسایی کنند.
• این انکودرها انواع مختلفی از پروتکل‌های خروجی را دارند که ادغام آسان با قطعات الکترونیکی را فراهم می‌کنند.
• این انکودرها در مواجهه با قطعی برق یا خرابی سیستم، توانایی ریکاوری بهتری دارند.

انکودرهای مطلق نوری از یک دیسک کد با علائم و یک LED برای ایجاد نور استفاده می‌کنند. با چرخش دیسک همراه با محور موتور، تغییرات در موقعیت قابل شناسایی هستند. انکودرهای مطلق مغناطیسی از قطب‌های مغناطیسی به جای نشانگرهای نوری استفاده می‌کنند و LED نیز با آرایه حسگر مغناطیسی جایگزین شده است. تمام انکودرهای روتاری مطلق بازخوردی بر اساس چرخش محور (موقعیت انکودر در ۳۶۰ درجه یا یک چرخش) ارائه می‌دهند، اما بر اساس نیازمندی‌های مختلف، تعداد چرخش‌ها برای انجام یک چرخش کامل مشخص می‌شود.

جهت خرید انواع انکودر با ما تماس بگیرید.

02133993055 / 02133930243

کاربرد انکودر افزایشی

انکودرهای افزایشی دستگاه‌هایی هستند که موقعیت یا سرعت حرکت یک محور را اندازه‌گیری می‌کنند. این انکودرها در کاربردهای مختلفی استفاده می‌شوند که به طور کلی به سه دسته اصلی تقسیم می‌شوند:

• انکودرهای افزایشی در کاربردهای سنگین، در شرایط سخت محیطی با احتمال بالای آلایندگی و رطوبت، دمای بالا، ضربه و نیازمندی‌های لرزش دارند. به عنوان مثال، از این انکودرها در مراکز تولید پالپ، کاغذ، فولاد و چوب استفاده می‌شود.
• انکودرهای افزایشی کاربردهای صنعتی در شرایط عملیاتی عمومی کارخانه با نیازمندی درجه‌بندی‌های استاندارد IP، مقاومت متوسط در برابر شوک، ضربه، لرزش و دما دارند. به عنوان مثال، از این انکودرها در صنعت غذا و نوشیدنی، نساجی و اتوماسیون عمومی کارخانه استفاده می‌شود.
• انکودرهای افزایشی کاربردهای سبک/سروو در شرایط محیطی کنترل‌شده با نیازمندی‌های دقت بالا و دما دارند. به عنوان مثال، از این انکودرها در رباتیک، الکترونیک و نیمه‌رسانا استفاده می‌شود.

ماشین‌های CNC

انکودرهای افزایشی برای کنترل موقعیت و سرعت در ماشین‌های CNC استفاده می‌شوند.

دستگاه‌های چاپ

انکودرهای افزایشی برای کنترل موقعیت و سرعت در دستگاه‌های چاپ استفاده می‌شوند.

ربات‌ها

انکودرهای افزایشی برای کنترل موقعیت و سرعت در ربات‌ها استفاده می‌شوند.

دستگاه‌های اندازه‌گیری

انکودرهای افزایشی برای اندازه‌گیری موقعیت یا سرعت در دستگاه‌های اندازه‌گیری استفاده می‌شوند.

زمانی نیاز به انکودر مطلق دارید

انکودر مطلق روتاری توانایی تشخیص دقیق موقعیت را داراست و برای ارائه شاخص پایه برای موقعیت نیازی به استفاده از قطعات الکترونیکی خارجی ندارد.

در جهان واقعی، انکودرهای مطلق دقت بالاتری را برای کاربردهای زیر ارائه می‌دهند:

1. تعیین جهت چندمحوری در ماشین‌های CNC برای تولید قطعات.

2. اتوماتیک و خودکار کردن تنظیم ارتفاع تخت‌های قیچی در بیمارستان‌ها.

3. موقعیت‌یابی دقیق چندین استیبلایزر برای وسایل نقلیه بزرگ مانند جرثقیل و بالابرهای هوایی.

4. جابجایی درها یا موقعیت‌های اتوماتیک بدون نیاز به کلید محدودکننده.

5. حرکت مداوم و پیوسته در رباتیک حتی پس از قطعی برق.

انکودرهای مطلق به ویژه در مقایسه با رزولورها و انکودرهای افزایشی، توانایی بیشتری در دقت موقعیت‌یابی دارند و این امر بر تاثیرگذاری بهتر آنها بر عملکرد کلی کاربردها تأثیر می‌گذارد.

آشنایی با انکودر موتور

انکودر موتور به عنوان یک انکودر روتاری بر روی موتورهای الکتریکی نصب می‌شود و با نظارت بر سرعت و/یا موقعیت محور موتور، سیگنال‌های بازخورد حلقه‌بسته را فراهم می‌کند.

تنوع بسیاری در تنظیمات انکودر موتور وجود دارد؛ این انواع شامل انکودرهای افزایشی یا مطلق، نوری یا مغناطیسی، محور دار یا محور توخالی و غیره هستند. نوع انکودر موتور مورد استفاده به شدت به عوامل مختلفی وابسته است، از جمله نوع موتور، نیاز به بازخورد حلقه‌بسته و همچنین ترتیب نصب مورد نیاز.

این تکنولوژی در کنترل دقیق حرکت موتورها به خصوص در کاربردهایی که نیاز به کنترل و بازخورد دقیق برای موقعیت و سرعت دارند، اهمیت زیادی دارد.

نکات بیشتر در انتخاب انکودرها

در انتخاب انکودرها، علاوه بر نکاتی که در بالا ذکر شد، باید به موارد زیر نیز توجه کرد:

• انکودرها به دو نوع افزایشی و مطلق تقسیم می‌شوند. انکودرهای افزایشی دقت کمتری نسبت به انکودرهای مطلق دارند، اما ارزان‌تر هستند. انتخاب نوع انکودر به نیازهای خاص کاربرد بستگی دارد.
• انکودرها از انواع مختلفی از حسگرها استفاده می‌کنند. حسگرهای نوری و مغناطیسی رایج‌ترین انواع حسگرهای مورد استفاده در انکودرها هستند. حسگرهای نوری دقت بالاتری نسبت به حسگرهای مغناطیسی دارند، اما حساس‌تر به آلودگی و رطوبت هستند.
• انکودرها از انواع مختلفی از خروجی‌ها پشتیبانی می‌کنند. خروجی‌های آنالوگ، دیجیتال و سریال رایج‌ترین انواع خروجی‌های مورد استفاده در انکودرها هستند. انتخاب نوع خروجی به نیازهای خاص کاربرد بستگی دارد.
• دقت انکودرها به تعداد خطوط کدگذاری شده روی دیسک کدگذاری شده بستگی دارد. هر چه تعداد خطوط کدگذاری شده بیشتر باشد، دقت انکودر نیز بیشتر خواهد بود.
• رزولوشن انکودرها به تعداد پالس‌های خروجی در هر چرخش کامل بستگی دارد. هر چه رزولوشن انکودر بیشتر باشد، می‌توان موقعیت را با دقت بیشتری اندازه‌گیری کرد.
• انکودرها باید سرعت چرخش مورد نیاز کاربرد را پشتیبانی کنند.
• انکودرها باید برای محیط کاربرد مناسب باشند.
• هزینه انکودرها با توجه به نوع، دقت، رزولوشن، سرعت چرخش، محیط کاربرد و سایر عوامل متفاوت است.

جهت خرید انواع انکودر با ما تماس بگیرید.

02133993009 / 02133930243