انکودر چیست و 12 کاربرد صنعتی آن

انکودر (Encoder) یکی از مهم ترین و پر کاربردترین تجهیزات در دنیای اتوماسیون صنعتی و کنترل حرکت است. این سنسور الکترومکانیکی وظیفه دارد تا تغییرات مکانیکی مانند چرخش، جا به‌ جایی یا موقعیت را به سیگنال الکتریکی تبدیل کرده و به سیستم کنترل (مانند درایو یا PLC) گزارش دهد. انکودر ها نقش حیاتی در دقت، سرعت، ایمنی و کارایی سیستم های صنعتی ایفا می کنند.

تعریف کلی انکودر

انکودرها تجهیزاتی هستند که حرکت مکانیکی (چرخشی یا خطی) را به سیگنال دیجیتال یا آنالوگ تبدیل می کنند. از آن ها برای اندازه‌گیری و کنترل پارامترهایی مانند سرعت، موقعیت، زاویه، جهت حرکت، تعداد دوران و جا به جایی استفاده می شود.

در واقع انکودر همان چیزی است که به سیستم کنترل می گوید؛ موتور در کجا قرار دارد؟ با چه سرعتی می چرخد؟ و چقدر حرکت کرده است؟ به همین دلیل، انکودرها برای پیاده سازی سیستم های کنترل حلقه بسته (Closed-Loop) ضروری هستند.

انواع انکودر بر اساس سیگنال خروجی

1. انکودر افزایشی (Incremental Encoder)

در این نوع انکودر، تعداد پالس در هر دور ثابت است و با حرکت شفت، پالس هایی به خروجی ارسال می شود. انکودر افزایشی شامل کانال های A و B (برای تعیین جهت حرکت) و کانال Z (برای مشخص کردن نقطه صفر یا مبدا) ، همچنین خروجی آن شامل TTL(5V) ، HTL(12-24V) می باشد.

ویژگی ها:

• این نوع تعداد مشخصی پالس در هر دور شفت تولید می کند.
• درایو با شمارش این پالس ها می تواند سرعت و جهت چرخش را تعیین کند.
• در حالت قطع برق اطلاعات از بین می رود.

انکودر SinCos

نوع خاصی از انکودر افزایشی است که به جای تولید پالس های دیجیتال، سیگنال های آنالوگ سینوسی و کسینوسی تولید می کنند. این نوع انکودر در کنترل دقیق سرعت و موقعیت موتورهای سروو و سنکرون PMSM استفاده می شود و امکان محاسبه دقیق تر موقعیت را نسبت به انکودرهای دیجیتالی فراهم می کند.

2. انکودر مطلق (Absolute Encoder)

برخلاف انکودر افزایشی، انکودر مطلق در هر لحظه یک موقعیت منحصر به فرد و دقیق را تولید می کند که حتی پس از قطع برق نیز حفظ می شود. خروجی این انکودر می تواند به صورت باینری کد شده باشد. این انکودر دارای خروجی BISS ، EnDAT ، Profibus ، Profinet و SSI است.

ویژگی ها:

• موقعیت دقیق شفت را در هر لحظه مشخص می کند.
• حتی در لحظه قطع برق اطلاعات موقعیت حفظ می شود.

انواع انکودر بر اساس نوع ساختار حرکتی

• انکودر چرخشی (Rotary Encoder): برای تشخیص حرکت دورانی شفت یا محور
• انکودر خطی (Linear Encoder): برای اندازه‌گیری حرکت در مسیر مستقیم
• انکودر زاویه‌ای (Angle Encoder): با دقت بالا برای اندازه‌گیری زاویه های دقیق

انواع انکودر براساس تکنولوژی داخلی

• نوری (Optical): رایج ترین نوع با دقت بسیار بالا
• مغناطیسی (Magnetic): مقاوم در برابر گرد و غبار و آلودگی، مناسب محیط های صنعتی
• القایی (Inductive): بسیار با دوام، مناسب دما و لرزش بالا
• خازنی (Capacitive): مناسب کاربردهای خاص

اجزای اصلی انکودر نوری

یک انکودر نوری که رایج ترین نوع انکودر نیز می باشد، معمولا از اجزای زیر تشکیل می شود:

• شفت (محور چرخان)
• دیسک کدگذاری شده (دارای شیارهای شفاف و مات)
• منبع نور (LED)
• گیرنده نوری (فوتودیتکتور)
• مدارالکترونیکی تولید سیگنال
• بدنه مکانیکی

با چرخش شفت، نور LED از شیارهای شفاف عبور کرده و توسط گیرنده نوری دریافت می شود. هر بار قطع و وصل شدن نور، یک پالس تولید می کند که بیانگر حرکت است.

نحوه عملکرد انکودر

• در انکودرهای نوری، یک LED نور را به دیسک کدگذاری شده می تاباند. این دیسک شامل نوارهای شفاف و مات است که با چرخش محور، نور را قطع و وصل کرده و در نتیجه سیگنال های الکتریکی تولید می شوند.
• در انکودرهای افزایشی، این سیگنال ها به شکل پالس های A و B با اختلاف فاز 90 درجه ایجاد می شوند تا بتوان جهت چرخش را نیز تشخیص داد. پالس Z نیز در هر دور فقط یک بار فعال شده و برای موقعیت یابی دقیق به کار می رود.
• در انکودرهای مطلق، چند حلقه متحدالمرکز روی دیسک وجود دارد که به کمک گیرنده های نوری، موقعیت دقیق را با یک کد دیجیتال خاص به سیستم کنترل ارسال می کنند.

تفاوت انکودر افزایشی و مطلق

نحوه اتصال انکودر به PLC

انکودرهای افزایشی معمولا از طریق ورودی های سرعت بالای PLC (High Speed Counter) یا ماژول های انکودر متصل می شوند. برای محاسبه سرعت یا موقعیت می توان از شمارش پالس ها یا فرکانس آن ها در یک بازه زمانی استفاده کرد.

کاربردهای صنعتی انکودر

1. ماشین آلات CNC: برای کنترل محورها با دقت بالا.
2. خطوط تولیدی، بسته بندی و برش دقیق : برای تعیین موقعیت دقیق نوار نقاله، تیغه برش و توقف در نقطه خاص.
3. رباتیک و بازوهای مکانیکی: برای کنترل موقعیت بازوهای ربات و اجرای دقیق حرکت ها.
4. توربین های بادی، ژنراتورها و نیروگاه ها: جهت مانیتورینگ سرعت شفت ژنراتورها.
5. صنعت خودرو: جهت دقت در تولید قطعات و کنترل ربات های صنعتی.
6. نساجی: جهت کنترل کشش پارچه، برش و متراژ دقیق و جا به جایی یکنواخت غلطک ها.
7. فولاد: جهت کنترل همزمانی حرکت موتورها.
8. کاغذ: جهت کنترل دستگاه های برش و چاپ، کنترل کشش رول کاغذ و ثبت طول دقیق کاغذ.
9. پله برقی و آسانسور: به دلیل کنترل سرعت نرم و ایمن و موقعیت یابی دقیق.
10. سیستم های پزشکی و تصویر برداری CT: جهت موقعیت یابی دقیق تجهیزات تصویربرداری.
11. نفت و گاز: برای کنترل موقعیت مته حفاری و فشار پمپ ها.
12. جرثقیل های صنعتی: جهت کنترل موقعیت قلاب، هماهنگی بین چند محور یا چند موتور.

جمع بندی

انکودرها جزء قطعات کلیدی و جدایی‌ناپذیر در سیستم‌های اتوماسیون صنعتی و کنترل حرکت هستند که نقش مهمی در موقعیت‌یابی دقیق و بازخورد بهینه ایفا می‌کنند. انتخاب صحیح انکودر با توجه به نوع پروژه، دقت مورد نیاز، محیط کاری و نوع خروجی، به طور چشمگیری عملکرد سیستم را بهبود می‌بخشد. با استفاده از انکودر مناسب و تنظیم دقیق آن، می‌توان دقت، پایداری و کارایی فرآیندهای صنعتی را افزایش داد، از بروز خطاهای احتمالی جلوگیری کرد و فرآیندهای تولید و کنترل را هوشمندتر ساخت. آشنایی کامل با انواع انکودرها مانند مطلق، افزایشی، نوری، مغناطیسی و خطی، کمک می‌کند بهترین گزینه متناسب با نیازهای هر سیستم انتخاب شود.

پشتیبانی

شماره تماس و پیام رسان های پشتیبانی واحد فنی پتواز : 09045952007

سپاس از همراهی شما

واحد پشتیبانی فنی و خدمات پس از فروش

شرکت یکسوسازان توان پتواز