انکودر چیست و چگونه کار می کند؟ ما در این مقاله می خواهیم به این سوال پاسخ داده و درباره کاربردهای انکودر صحبت کنیم. شفت انکودر در صنعت، به ویژه در بخشهایی مانند صنایع تولیدی، رباتیک، خودروسازی و کنترل دستگاههای صنعتی اهمیت زیادی دارد. این ابزار به کمک دقت و صحت بالای خود در اندازه گیری و مکان یابی موقعیت و سرعت کاربرد دارد.
شفت Encoder می تواند به طور دقیق اطلاعات مربوط به موقعیت، جهت، سرعت و حرکت را در سیستم کنترلی فراهم کند. این اطلاعات برای کنترل دقیق و بهینه ماشینهای صنعتی، رباتها، ماشین آلات و دستگاههایی که نیاز به مکان یابی دقیق دارند، ضروری است. در نتیجه، استفاده از این شفت، کیفیت، دقت و کارایی فرآیندهای صنعتی را تضمین می کند.
انکودر چیست و در کجا استفاده می‌شود؟
انکودر به زبان ساده، یک دستگاه سنجش است که بازخورد ارائه می دهد. انکودرها حرکت را به یک سیگنال الکتریکی تبدیل می کنند که می تواند توسط برخی از انواع دستگاههای کنترل در یک PLC خوانده شوند. سیستم کنترل حرکت مانند شمارنده یا Ecoder یک سیگنال بازخورد ارسال می کند که می تواند برای تعیین موقعیت، شمارش، سرعت یا جهت استفاده شود.
انکودر چیست؟ یکی از اصطلاحاتی است که در حوزه های مختلف مورد استفاده قرار می گیرد. در زمینه هایی مانند علوم کامپیوتر و مهندسی نرم افزار، معمولاً Encoder به مفهوم یک دستگاه یا الگوریتمی اشاره دارد که اطلاعات را از یک فرمت یا سیستم به فرمت یا سیستم دیگری تبدیل می کند. در حوزه ماشین لرنینگ، انکودرها یکی از بخشهای معماری شبکه های عصبی هستند که وظیفه تبدیل ورودی ها به یک فضای نهان یا بردارهای ویژگی را دارند. به عبارت دیگر، آن را می توان به عنوان بخشی از یک مدل استخراج و تبدیل اطلاعات دانست. Encoderها در ماشین آلات برای بازخورد و کنترل حرکت استفاده می شوند.
بیشتر بخوانید : کانکتور rf
انکودر چیست و چگونه کار می کند؟
انکودر چیست و چگونه کار می کند؟ انکودر وسیله ای است که اطلاعات را به یک فرمت خاص تبدیل می کند تا قابل فهم برای دستگاهها یا برنامه های کامپیوتری باشد. این وسیله می تواند اطلاعات را به صورت دیجیتال یا آنالوگ کد کند. بسته به نوع کاربردش، انکودرها می توانند برای تبدیل اطلاعات صوتی، ویدیویی، متنی یا داده های دیگر به فرمتهای دیگر مورد استفاده قرار بگیرند. انکودرها معمولاً با الگوریتمها و قوانین خاصی که برای تبدیل داده ها به فرمت مورد نظر استفاده می شود، کار می کنند.
شاید برای شما مفید باشد : ترایاک چیست ؟
انواع انکودر
انکودرها سنسورهایی هستند که برای اندازه‌گیری موقعیت، سرعت یا جهت حرکت اجسام مورد استفاده قرار می‌گیرند. این حسگرها در بسیاری از سیستمهای اتوماسیون، ماشین‌آلات صنعتی، رباتیک و تجهیزات اندازه‌گیری کاربرد دارند. به طور کلی، انکودرها به دو نوع اصلی تقسیم میشوند: انکودر خطی (Linear Encoder) و انکودر چرخشی (Rotary Encoder).
در ادامه، این دو نوع انکودر را از جنبه‌های مختلف با یکدیگر مقایسه می‌کنیم:
| ویژگی | انکودر خطی (Linear Encoder) | انکودر چرخشی (Rotary Encoder) |
|---|---|---|
| نوع حرکت قابل اندازه‌گیری | حرکت خطی (در امتداد یک مسیر مستقیم) | حرکت چرخشی (زاویه‌ای حول یک محور) |
| کاربرد اصلی | اندازه‌گیری موقعیت یا جابجایی خطی بین دو نقطه | اندازه‌گیری زاویه، سرعت یا موقعیت چرخشی |
| نوع خروجی | سیگنال دیجیتال حاصل از تبدیل حرکت خطی | سیگنال دیجیتال حاصل از تبدیل حرکت چرخشی |
| محل نصب رایج | بر روی مسیرهای خطی مانند ریل‌ها یا سطوح صاف | بر روی محورهای چرخشی مانند موتور، شفت یا قرقره |
| کاربردهای معمول | دستگاههای برش به طول، ماشینهای CNC، ابزارهای دقیق | رباتیک، سروو موتور، سیستمهای کنترل موقعیت در موتورها |
| دقت اندازه‌گیری | معمولاً بالا (بسته به فناوری و برند مورد استفاده) | متغیر است، اما در کاربردهای کنترلی دقت خوبی ارائه می‌دهد |
| تبدیل حرکت به سیگنال | فاصله خطی به سیگنال دیجیتال | زاویه چرخش به سیگنال دیجیتال |
ساختمان داخلی انکودر شامل چند بخش است؟
ساختمان داخلی انکودر شامل دو بخش اصلی دستگاه تشخیص حرکت و سیگنال دهی است. دستگاه تشخیص حرکت که شامل دیسکها و سنسورها می باشند.
- دیسک یا شفت: یک قطعه گرد قابل انتقال با حرکت دورانی است که بر روی آن الگوها یا شکلهای خاصی قرار دارد.
- سنسورها: داخل یا نزدیک به دیسک، سنسورهایی هستند که تغییرات در الگوهای دیسک را تشخیص می دهند. این سنسورها می توانند اپتیکال، مغناطیسی یا برپایه خازن باشند.
بخش سیگنال دهی انکودرها، شامل پردازش سیگنال و خروجی می باشند.
- پردازش سیگنال: سیگنال هایی که توسط سنسورها ایجاد می شوند، باید تحلیل و پردازش شوند تا اطلاعات مربوط به حرکت و موقعیت استخراج شود.
- خروجی: معمولاً خروجی انکودر شامل سیگنال های دیجیتال (مانند پالسهای الکتریکی) یا اطلاعات آنالوگ است که به میکروکنترلرها مانند میکروکنترلرArm یا سیستمهای کنترل حرکتی ارسال می شود.
ساختار دقیق داخلی انکودر می تواند متناسب با نوع و کاربرد موردی آن (مانند انکودرهای اپتیکال، مغناطیسی) متفاوت باشد، این بخشهای اصلی به طور کلی در تمامی انکودرها وجود دارند.
کاربرد های انکودر
انکودر در صنایع مختلف کاربرد دارد که عبارتند از:
کاربردهای صنعتی: در خطوط تولید صنعتی برای کنترل دقیق ماشین آلات و دستگاههای صنعتی، همچنین برای مکان یابی و کنترل سرعت در ماشین‌آلات CNC و رباتیک
استفاده در صنعت خودرو: برای کنترل موتورها، جعبه های دنده، سیستمهای ترمز و موقعیت یابی در خودروها
صنایع نفت و گاز: در دستگاههای حفاری، پمپها و دستگاههای صنعتی برای کنترل دقیق حرکت و مکان یابی
صنایع پزشکی: برای تجهیزات تصویربرداری پزشکی، دستگاههای جراحی روباتیک و پمپاژ دارو
کاربردهای هوا فضایی و دفاعی: در تجهیزات مربوط به فضاپیماها، رباتهای نظامی و سیستمهای کنترلی مربوط به صنایع دفاعی
تجهیزات پرینتر و دستگاههای چاپ: برای کنترل دقیق حرکت قطعات و مکان یابی در دستگاههای چاپ سه بعدی و پرینترها
صنایع الکترونیک و کامپیوتر: در تجهیزات مرتبط با سیستمهای کنترلی و قطعات الکترونیک، جوش و دستگاههای اندازه گیری دقیق
کاربردهای رباتیک و هوش مصنوعی: در سیستمهای حرکتی رباتها و کنترل حرکتهای دقیق در پروژه های هوش مصنوعی و رباتیک
کاربردهای خانگی: در دستگاههایی مانند CNC کوچک، پرینترهای سه بعدی خانگی و ابزارهای دیجیتال خانگی که به دقت و مکان یابی دقیق نیاز دارند.
انکودرها به دلیل دقت بالا، قابلیت کنترل حرکت و کارایی در مکان‌یابی دقیق، در انواع صنایع و برنامه‌ها استفاده میشوند تا کارایی و دقت را بهبود بخشند.
انواع سنسور انکودر
بعد از پاسخ به سوال Encoder چیست، به بررسی انواع سنسورهای انکودر می پردازیم. سنسورهای انکودر از دیدگاه نوع سیگنالی و مکانیسم کارکردی به چندین دسته تقسیم میشوند:
- انکودرهای اپتیکال
- انکودرهای دوفازی
- انکودرهای چهارفازی
- انکودرهای مغناطیسی چرخشی
- انکودرهای خطی
- انکودرهای اولتراسونیک
- انکودرهای زاویه ای
هر یک از این انواع انکودرها مزایا و محدودیتهای خود را دارند که بسته به نوع کاربرد و نیازهای مختلف، انتخاب می شوند.
انواع انکودرها از نظر نوع حرکت و ساختمان
با توجه به نوع حرکت و ساختمان انکودرها را به انواع زیر تقسیم بندی می کنند:
-
بر اساس نوع حرکتی
انکودرهای چرخشی
انکودرهای زاویه ای
انکودرهای خطی اپتیکال
-
بر اساس ساختمان
انکودرهای اپتیکال
انکودرهای دوفازی
انکودرهای چهارفازی
انکودرهای مغناطیسی خطی و چرخشی
انواع انکودرها ازنظر نوع تکنولوژی ساخت
با توجه به تکنولوژی ساخت، انکودرها به چندین نوع تقسیم می شوند:
-
انکودرهای اپتیکال
انکودرهای اپتیکال انکرمنتال
انکودرهای اپتیکال آبسولوت
-
انکودرهای مغناطیسی
انکودرهای مغناطیسی انکرمنتال
انکودرهای مغناطیسی آبسولوت
- انکودرهای اولتراسونیک
انکودر نوری و عملکرد آن
انکودرهای نوری از نور و قطعات برد الکترونیکی برای اندازه گیری حرکت و موقعیت استفاده می کنند. این انکودرها عموما از دیسکهایی که الگوهای شیاردار یا نوری دارند و از فتودیودها برای تفسیر این الگوها و تولید سیگنالهای الکتریکی برای محاسبه موقعیت و حرکت استفاده می کنند.
این نوع انکودرها موقعیت دقیق و مطلق در یک زمان خاص را اندازه گیری می کنند. هر الگو یا شیار در دیسک با مقدار خاصی مطابقت دارد. هنگامی که دیسک یک موقعیت خاص را به تصویر می کشد، الگوها به یک سیگنال باینری ترجمه می شوند که نشان دهنده مکان یابی دقیق در یک لحظه خاص است.
عملکرد انکودرهای نوری بسیار دقیق بوده و قادر به ارائه اطلاعات دقیق در مورد حرکت، مکان یابی، جهت و سرعت است. این دقت بالا باعث استفاده گسترده آنها در صنایعی مانند رباتیک، خودروسازی، CNC و غیره شده است.
انکودرها از نظر نوع سیگنال خروجی
با توجه به نوع سیگنال خروجی، انکودرها به دو دسته تقسیم می شوند:
-
انکودرهای انکرمنتال
این انکودرها سیگنالهای پالسی الکتریکی تولید می کنند که بر اساس حرکت و مکان بدست می آید. سیگنالهای پالسی دو فاز A و Bرا تولید کرده و تغییرات نسبی را در حرکت اندازه گیری می کنند.
-
انکودرهای آبسولوت (مطلق)
این انکودرها سیگنالهایی تولید می کنند که مکان یا موقعیت دقیق یک محور را نسبت به یک مرجع مشخص می کنند. سیگنالهای مطلق برای هر مکان یک کد باینری یا آنالوگ بوده که مکان محور را به طور دقیق تعیین می کنند.
انکودرهای انکرمنتال برای اندازه گیری تغییرات نسبی در حرکت و موقعیت مورد استفاده قرار می گیرند، در حالی که انکودرهای آبسولوت موقعیت دقیق و مطلق در یک زمان خاص را اندازه گیری می کنند.
بیشتر: اگر به دنبال راه‌حل‌های نوآورانه در استفاده از میکروکنترلر arm هستید، حتما این مقاله را تا انتها بخوانید تا نکات و راهکارهای کاربردی بیشتری را کشف کنید.
توجه داشته باشید :
یکی از اجزای حیاتی در عملکرد صحیح انکودرها، کانکتورها هستند. کانکتور چیست ؟کانکتورها یا اتصال‌دهنده‌ها، قطعاتی هستند که برای برقراری ارتباط الکتریکی بین انکودر و سایر بخشهای سیستم کنترلی به کار می‌روند. این قطعات با استفاده از پین‌ها و سوکت‌ها، امکان انتقال جریان، داده یا سیگنال را بین انکودر و کنترلر فراهم می‌کنند.
استفاده از کانکتورهای مناسب و با کیفیت در اتصال انکودر به سیستم کنترل، نه تنها به بهبود عملکرد کلی سیستم کمک میکند، بلکه از بروز مشکلات احتمالی ناشی از اتصالات ناپایدار یا ناقص جلوگیری می‌نماید.
در نتیجه، توجه به انتخاب و استفاده از کانکتورهای مناسب در سیستمهای مبتنی بر انکودر، نقش بسزایی در افزایش دقت و کارایی این سیستم‌ها ایفا میکند.
نتیجه گیری
ما در این مقاله به سوال انکودر چیست و چگونه کار می کند، پاسخ دادیم و درباره کاربرد Encoder صحبت کردیم و انواع آنها را نیز بررسی کردیم. با استفاده از انکودرهای مطلق، می توان با دقت بسیار بالا، مکان یا زاویه دقیق محور را در هر لحظه مشخص کرد. این ویژگی از اهمیت بسیاری برای برنامه هایی که نیاز به دقت و مکان یابی دقیق دارند، برخوردار است. در دستگاههایی مانند تجهیزات پزشکی، رباتیک پیشرفته، ماشین‌آلات CNC دقیق و سیستمهای کنترلی پیچیده از انکودرها استفاده می کنند.
برای اطلاع و خرید قطعات الکترونیکی به صفحه بهترین شرکت های الکترونیکی ایران مراجعه کنید.
مطالب مرتبط:
سلام برای دستگاه های حفاری از کدوم یک از نمونه های انکودر استفاده میشه؟
سلام ممنون بابت محتوای کاربردی و دقیق درباره انکودرها. جدول تفاوت بین انکودر خطی و انکودر چرخشی بسیار واضح و آموزنده بود. اگر ممکنه در آینده درباره کاربرد انکودرها در تجهیزات صنعتی یا رباتیک هم بنویسید. واقعاً مقاله‌ی خوبی برای کسانی بود که دنبال درک ساده و مفید از عملکرد انکودر هستند.