انکودر (Encoder) چیست؟

انکودر چیست و کجا کاربرد دارد؟

به احتمال زیاد شاید این سوال هم برای شما پیش آمده باشد که انکودر چیست؟

به طور کلی انکودر (Encoder) به تجهیزی گفته می‌شود که یک حرکت مکانیکی (خطی و دورانی) را به سیگنال الکتریکی تبدیل کرده تا بتوان مشخصه‌های متفاوتی را از آن سیگنال مورد استفاده قرار داد. به عبارت ساده‌تر، انکودرها وسیله‌ای هستند که حرکت دورانی یا خطی را به سیگنال دیجیتالی ۰ یا ۱ تبدیل می‌کنند. البته ناگفته نماند که بعضی از انکودرها خروجی آنالوگ (۰ تا ۱۰ ولت و یا ۴ تا ۲۰میلی آمپر) دارند.

انکودر (Encoder)

یک مثال ساده از انکودر چیست؟ کاربرد انکودرها در سرو موتورها مثال ساده و فراوان این کاربرد می‌باشد که خروجی انکودر به اینورتر مخصوص سرو منتقل می‌شود.

در اتوماسیون صنعتی از انکودر استفاده‌های بسیاری می‌شود. کاربرده انکودرها در اتوماسیون تا آنجا مهم بوده که در صنایع بسته‌بندی و دستگاه‌های صنعتی که نیاز به اندازه‌گیری سرعت و موقعیت است، از انکودرهای مختلف استفاده می‌کنند.

انواع انکودر

۱-انکودرها از دیدگاه ساختمان به ۲ مدل تقسیم می شوند:

انکودرهای خطی
انکودر های چرخشی و یا دورانی

۲-انکودرها از دیدگاه عملکرد و ساختمان داخلی به ۳ دسته تقسیم می‌شوند:

نوری
مغناطیسی
خازنی

۳-انکودرها از دیدگاه نوع خروجی سیگنال به ۲ دسته تقسیم می‌شوند:

مطلق
افزایشی

همچنین بخوانید:

اینورتر (Inverter) چیست؟

کاربرد انکودر چیست؟

انکودرها معمولاً در سیستم‌های اتوماسیون و کنترلی در قسمتی نصب می‌شوند که بتوانند از خروجی فیدبک را برای کنترلر ارسال کنند و پارارمترهای زیر را مشخص کند:

اندازه‌گیری سرعت
اندازه‌گیری و کنترل موقعیت
جهت چرخش شفت

شما تصور کنید که قصد کنترل سرعت یک موتور الکتریکی را دارید، اگر شما فرمان‌های موتور را از یک اینورتر به آن اعمال کنید و سرعت را کم و یا زیاد نمایید، توانسته‌اید تا سرعت موتور را کنترل کنید. ولی مشکل اصلی زمانی پیش می‌آید که شما قصد داشته باشید تا سرعت موتور را روی سرعت خاص به صورت دقیق و ثابت نگه دارید. در این حالت شما نیاز به گرفتن فیدبک از موتور هستید. اما این سوال پیش می‌آید که آیا سرعت دقیق موتور همان عددی که شما به آن اعمال کرده‌اید هست یا نه؟ پس یکی دیگر از کاربردهای انکودر، اندازه‌گیری سرعت موتورها می‌باشد.

مواردی پیش می‌آید که شما می‌خواهید نوار نقاله مورد نظرتان به اندازه‌ای مشخص حرکت کند و در آن نقطه توقف کند. این موضوع یکی از پرکاربردترین نوع استفاده از انکدر در صنعت به‌ویژه در ماشین‌آلات بسته‌بندی و پرکن‌های صنعتی است. برای این کار شما خروجی انکدر را اندازه‌گیری می‌کنید و با در نظر گرفتن ضرایب گیربکس و کوپلینگ‌ها مسافت طی شده را به دست می‌آورید. این کار به اصطلاح کنترل موقعیت نامیده می‌شود.

قسمت داخلی انکودرها

انکودرهای نوری در واقع یک فرستنده و گیرنده LED هستند که با قطع نور به ازای چرخش شفت انکدر در خروجی تولید پالس‌های الکتریکی می‌کنند. از همین قانون برای انکودرهای خازنی و مغناطیسی هم استفاده می‌شود.

انکودرهای چرخشی افزایشی

انکودرهای افزایشی به این معنا می‌باشد که تا زمانی که انکودر در حال حرکت است، در خروجی پالس و سیگنال داریم و برای اندازه‌گیری سرعت و موقعیت باید در کنترلر تعداد این پالس‌ها شمارش شود، ولی اگر کنترلر بازنشانی شود (تغذیه آن قطع شده و دوباره روشن شود) موقعیت قبلی انکودر را فراموش کرده و دوباره باید با شمارش پالس‌های انکودر، اطلاعات جدید را کسب کند.

یکی از معایب انکودرهای افزایشی همین مورد می‌باشد که نمی‌توان متوجه موقعیت قبلی و واقعی انکودر شد که این امر باعث ارزان‌‌تر بودن قیمت این مدل از انکودرها شده است.

انکودر چرخشی افزایشی

انکودرهای چرخشی مطلق

انکودرهای مطلق به این معناست که در هر نقطه و موقعیت که باشد، سیگنالی که در خروجی برای کنترلر ارسال می‌کند بیانگر همان مکان می‌باشد. در واقع انکدرهای مطلق یک تعداد عدد یونیک برای هر زاویه از انکودر دارند که با قرارگیری در آن نقطه پالس و کد آن در خروجی ظاهر می‌شود.

این انکودرها نسبت به انکودرهای افزایشی گران‌تر بوده و پس از هربار بازنشانی کنترلر موقعیت شفت انکدر فراموش نمی‌شود.

انکودر چرخشی مطلق

انکودرهای چرخشی مغناطیسی

این انکودرها هم همانند انکودرهای افزایشی بوده ولی در تولید پالس از سنسورهای اثر هال استفاده شده است.

انکودر چرخشی مغناطیسی

انکودرهای چرخشی سینوسی و کسیونوسی resolvers

این انکودرها تفاوت عمده‌ای با انکودرهای افزایشی و مطلق دارد. در این انکودرها پالس‌ها به صورت دیجیتال نبوده و به صورت سیگنال آنالوگ می‌باشد که با اندازه گیری فرکانس و اختلاف فاز و شمارش نقاط صفر سیگنال‌ها می‌توانیم سرعت، موقعیت و جهت حرکت شفت را به دست آوریم.