انکودر مطلق آتونیکس یا ابسولوت چیست؟

انکودرها؛ تجهیزاتی برای کنترل حرکت

آیا می دانید وظیفه اندازه گیری سرعت حرکت یا موقعیت چرخش اجسام به عهده کدام قطعه الکترونیکی است؟ بله کاملا درست است. انکودر سنسوری است که حرکت و موقعیت اشیا را شناسایی و با تبدیل کردن حرکات مکانیکی به پالس های الکتریکی، موقعیت، حرکت و درستی حرکت اشیا را اندازه گیری می کند. آنها سیستم های الکترومکانیکی هستند که اطلاعات مربوط به سرعت حرکت اشیا، موقعیت، تعداد و جهت آنها را گردآوری و به صورت سیگنال های الکتریکی به دستگاه کنترل ارسال می کنند. مثلا با کمک انکودر آسانسور میتوان تشخیص داد که آیا سرعت آسانسور تحت کنترل است؟ آیا آسانسور به درستی در طبقات توقف دارد؟

انکودر افزایشی و مطلق

به طور کلی انکودرها برای شناسایی، تشخیص و کنترل حرکت اجسام انواع گوناگونی دارند که آنها را با توجه به پارامترهایی چون عملکرد، خروجی سیگنال، ظاهر و ساختار طبقه بندی می کنند. قبل از بررسی عملکرد انکودر آتونیکس بهتر است به طور اجمالی با آن آشنا شوید.

انکودرها از نظر ظاهر، حرکت و عملکرد:

• انکودر چرخشی آتونیکس (Rotary Encoder)
• انکودر خطی آتونیکس (Linear Encoder)
• انکودر زاویه دار آتونیکس (Angle Encoder)

انکودرها از نظر موقعیت و خروجی سیگنال

انکودر مطلق آتونیکس(Absolute Encoder)

انکودر افزایشی آتونیکس (Incremental Encoder)

انکودر از نظر ساختار داخلی

• انکودر نوری
• انکودر چرخ دار (کالسکه ای)
• انکودر مغناطیسی
• انکودر خازنی

انکودر مطلق آتونیکس چیست؟

انکودر آتونیکس از نوع مطلق یا ابسولوت جزء حسگرهایی است که موقعیت و حرکت اجسام را به دقت اندازه گیری می کند. در واقع با کمک انکودر مطلق آتونیکس می توان حرکت های چرخشی و خطی را به سیگنال های دیجیتالی تبدیل کرد. انکودر مطلق یک صفحه شفاف دارد که قسمت هایی از آن به رنگ سیاه بوده و دارای چندین فرستنده و گیرنده می باشد. بارزترین ویژگی این حسگر بهره مندی از نقطه صفر است. این ویژگی باعث می شود، زمان قطعی برق، بعد اتصال، احتیاجی به شروع مجدد از نقطه اول نباشد. انکودر ابسولوت برای اندازه گرفتن موقعیت شفت از سنسور نوری، مغناطیسی یا خازنی آتونیکس استفاده کرده و کدهای موقعیت دیسک در حال چرخش را، به سیستم کنترل گر ارسال می نماید. این مدل از حسگرها عملیات اندازه گیری موقعیت را بدون نیاز به چرخش شفت انجام می دهند.

در انکودر مطلق آتونیکس هر چقدر که میزان سنسور و دقت عملکرد بیشتر باشد، اطلاعات بیشتری نیز مورد ارزیابی قرار می گیرد. یک انکودر مطلق از یک دیسک رمزگذار چرخنده، یک منبع نور و تنظیم کننده تشکیل گردیده است. معمولا قیمت انکودر آتونیکس مدل ابسولوت به علت داشتن نقطه صفر و دقت در دریافت اطلاعات و انتقال آنها به صورت سریال نسبت به انکودر افزایشی آتونیکس گرانتر می باشد. به همین دلیل نیز در محیط هایی که ایمنی اهمیت بالایی دارد، کاربرد انکودر مطلق رایج تر است.  

انکودر مطلق آتونیکس

ساختمان و نحوه عملکرد انکودر مطلق آتونیکس

در انکودر مطلق آتونیکس دیسکی ‌که استفاده می ‌شود تعداد زیادی شیار هم ‌مرکز وجود دارد که با نظم خاصی در کنار یکدیگر قرار گرفته‌اند. با هر حرکت و با هر چرخش دیسک، کد های مشخصی تولید می شوند و این کدها نشان ‌دهنده‌ موقعیت خاص آن جسم می‌باشد. در رمزگذارهای مطلق وقتی‌ منبع تغذیه قطع شود، با وصل مجدد آن بلافاصله کد صحیح موقعیت دیسک خود را نشان می‌دهد. هرچقدر در رمزگذارهای مطلق تعداد شیارهای دیسک بیشتر باشد، تغییرات اندکی در زاویه را تشخیص می‌دهند. این به این معنی است که هر چقدر تعداد شیارها بیشتر باشد دقت انکودر نیز بیشتر خواهد شد. یک دیسک با ۴ مسیر جداگانه چهار بیت باینری را ایجاد می‌کند و به قسمت های 22.5 درجه تقسیم می‌شود.

در مجموع نحوه مکانیزم انکودر مطلق آتونیکس به این شکل است که دیسک از یک سری شیارهای شفاف و کدر تشکیل گردیده که بر روی شفت چرخشی قرار می‌گیرد. سنسورهای مخصوص هر شیار موقعیت رمزگذار مطلق را تعیین می‌کنند و هر چه تعداد شیارهای متحدالمرکز بیشتر باشد، دقت اندازه گیری موقعیت نیز افزایش می یابد. نوری که از منبع نوری ساطع می شود، از دیسک در حال چرخش با یک الگوی مشخصی عبور می کند که یک پالس 4 بیتی ارائه داده و موقعیت سیستمی که انکودر مطلق آتونیکس بر آن نصب شده است را نشان می دهد.

در حالت کلی انکودر مطلق آتونیکس چندین خروجی دارد که معمول ترین آنها عبارت هستند از باینری، BCD و Gray. در یک رمزگذار مطلق با خروجی Gray هر تغییر با یک کد همراه است؛ ولی در خروجی باینری برای هر کد یک یا چند تغییر وجود دارد. با توجه به اینکه در خروجی باینری بیش از یک تغییر به ثبت می رسد، احتمال خطا در موقعیت یابی نیز افزایش پیدا می کند. به همین دلیل کارشناسان اتوماسیون راد در هنگام خرید انکودر آتونیکس مدل مطلق، به مصرف کنندگان پیشنهاد می دهند تا کد Gray را انتخاب نمایند.

انکودر مطلق آتونیکس نسبت به سایر انکودرها یعنی انکودر افزایشی از راندمان بهتری برخوردار است. به ویژه در کنترل موقعیت اجسام عملکرد بهتری دارد. این انکودرها در محیط هایی که تجهیزات صنعتی باید به مدت طولانی روشن باشند یا به طور پیوسته با قطعی برق مواجه هستند، کارایی بهتری از خود نشان می دهند. انکودر مطلق آتونیکس در تلسکوپ ها، جرثقیل های بزرگ و بازوها و مفصل های ربات ها بکار می روند.

عملکرد رمزگذار مطلق

انواع انکودر مطلق آتونیکس

انکودر مطلق آتونیکس به شکل Single-turn (تک دور) و Multi Turn (چند دور) ارائه می‌شود. مدل تک دور داده ‌های موقعیت ‌یابی را در یک دوره کامل و ۳۶۰ درجه نمایش می‌دهد. یکی از ویژگی های سینگل ترن این است که در دورهای بعدی تنها همان مقدار اولیه را نشان می‌دهد؛ اما در نوع چند دور آنها قابلیت شمارش اضافه را دارند و در هر تعداد دور، موقعیت خود را حفظ و اعداد را به‌طور کامل نمایش می دهند.

انکودر مطلق آتونیکس مولتی ترن برای برطرف کردن یک ایراد ساخته شده است. این مدل رمزگذارها بعد از به اتمام رسیدن یک دور، موقعیت شان صفر می شود. برای حل این ایراد، بر روی مدار خروجی یک باتری و چرخ دنده تعبیه گردیده تا تعداد چرخش ها را ذخیره سازی کند. فرض نمایید روتاری انکودر آتونیکس نوع مطلق در حالت خاموش یا روشن 60 دور چرخانده شود و در زاویه 30 درجه قرار بگیرد. دستگاه همان تعداد دور و زاویه را نشان می دهد.  

قیمت انکودر آتونیکس مدل مولتی‌ترن به‌ خاطر ساختار، دقت بیشتر، کاربری مناسب، قابلیت برنامه ریزی، قابلیت تغییر، حفظ موقعیت در هر دور، تعداد کل دوران و توانایی صفر کردن روتاری انکودر در هر زمان بیشتر از انواع دیگر می باشد. در درب‌های اتوماتیک و تجهیزات و ماشین آلاتی مانند جرثقیل که به جابه‌جایی مواد می‌پردازند، سنسورهای مولتی ترن بکار می رود. در یک جمع بندی می توان گفت، انکودرهای چند دور علاوه بر شناسایی موقعیت شفت، میزان چرخش های انجام شده را نیز تشخیص می دهند. در حالی که انکودر تک دور قابلیت ذخیره سازی تعداد چرخش را نداشته و برای هر موقعیت شفت اطلاعات جداگانه ای ارائه می دهد. عملکرد رمزگذارهای مطلق کاملا به تعداد سنسورها بستگی دارد و هر چه تعداد آنها بیشتر باشد، دقت اندازه گیری نیز بالاتر می رود. اصلی ترین مزیت انکودرهای مطلق، عدم تغییر و عدم از دست دادن موقعیت هنگام قطعی برق است.

انکودر مولتی ترن و سیگنال ترن

از نظر تکنولوژی و فناوری انکودر مطلق آتونیکس به ابسولوت نوری، خازنی، مکانیکی و مغناطیسی قابل تقسیم می باشد. هر یک از این رمزگذارها دارای ویژگی ها و کاربردهای متفاوتی هستند. هر چند ممکن است آنها از نظر عملکرد یا ساختمان شبیه یکدیگر باشند.

• انکودر مطلق نوری: از یک دیود، منبع نور و یک دیسک شیشه ای یا پلاستیکی تشکیل گردیده است. وظیفه این اجزا این است که وضعیت دیسک را با ساختار نوری شناسایی کرده و آن را تعیین کنند. این نوع از رمزگذارها در محیط های آلوده صنعتی بهترین کارایی را به نمایش می گذارند.
• انکودر مطلق خازنی: این مدل از انکودرها درست است که نسبت به ابسولوت های نوری توانایی تفکیک دقیق را ندارند؛ اما نوع حرکت را به خوبی شناسایی و آن را تبدیل به سیگنال های خروجی مناسب می کنند.
• انکودر مطلق مغناطیسی: مدل مغناطیسی نسبت به انکودرهای نوری مقاوم تر هستند. مهمترین کاربرد آنها شناسایی سرعت و اندازه گیری جریان در سیستم های الکترونیکی است که هنگام تغییر توان الکتریکی به بازده بالا نیاز دارند.

 کاربرد هر کدام از انواع انکودر مطلق

انکودر مطلق آتونیکس مدل مولتی ترن و سینگل ترن در موقعیت هایی که خاموش شدن دستگاه مهم است، کاربرد فزاینده ای دارد. علاوه بر این در سیستم ها و اتوماسیون های صنعتی که دقت و امنیت دو فاکتور اساسی تلقی می گردند، انکودر ابسولوت بیشترین کارایی را دارد. برای مثال می توان به جرثقیل، ربات ها، انکودر آسانسور و دریچه های انتقال گاز اشاره کرد. در موارد ذیل ابسولوت مطلق بیشترین استفاده را دارد:

• موقعیت یابی دقیق در ماشین آلات سنگین و آسانسور
• مشخص کردن جهت محور در دستگاه های CNC در تولید قطعات
• تنظیم خودکار ارتفاع تخت های ویژه در بیمارستان
• تجهیزات سیار
• خودروسازی

روی هم رفته در اتوماسیون های صنعتی اگر هدف سنجش دقیق اعداد انکودر در زمان قطعی برق، امنیت و دقت است، انکودر مطلق آتونیکس توصیه می گردد.

ساختمان داخلی مولتی ترن

معرفی انکودرهای مطلق آتونیکس و بیان ویژگی های آن ها

انکودر آتونیکس تنوع زیادی دارد و در سری های مختلفی به بازار عرضه می شوند. محصولات آتونیکس با توجه به پارامترهایی چون نوع خروجی، نوع انکودر(خطی، چرخشی)، مطلق، افزایشی، ولتاژ، منبع تغذیه، نوع اتصال، کارکرد (اندازه گیری زاویه، موقعیت، چرخش، دور، سرعت، شتاب)، کاربرد (اتوماسیون صنعتی، ماشین آلات صنعتی و بسته بندی و…)، سیگنال (آنالوگ، دیجیتال) به مدل های مختلفی دسته بندی می گردند. دسته بندی چون مورد ذیل در اختیار مشتریان قرار می گیرند:

• انکودر مطلق نوری
• انکودر مطلق مغناطیسی
• انکودر افزایشی نوری
• کوپلینگ (Couplings)
• Handle type

انکودر مطلق آتونیکس به دو صورت سینگل ترن و مولتی ترن در بازار موجود هستند که با توجه به کدهای خروجی (باینری، BCD، Gray)، ولتاژ، تعداد سیم، تعداد پالس خروجی (یک دور گردش، 360 درجه چرخش) و نوع انکودر تقسیم بندی می گردند. انکودرهای Single-turn و Multi Turn شامل انکودر 12 بیتی 360 درجه، 13، 14، 17، 18، 20 و 25 بیتی (کلمه بیت به این اشاره دارد که کنترلگر سیستم چه تعداد صفر و یک در هر موقعیت دریافت می کند) می باشد و در اتوماسیون راد نمایندگی رسمی آتونیکس ارائه می شود. اگر قصد خرید انکودر آتونیکس از نوع مطلق را دارید، می توانید آنها را بر اساس کد خروجی باینری، BCD و Gray انتخاب کنید. در سیستم باینری در خروجی، مبنا اعداد یک و صفر می باشد.   

تفاوت انکودر مطلق و انکودر افزایشی

یکی از چالش هایی که اغلب صاحبان صنایع با آن مواجه می شوند، تفاوت انکودر افزایشی و انکودر مطلق آتونیکس است؛ زیرا در انتخاب آنها تأثیر مستقیم دارد. قبل از هر چیز باید بدانید که انکودر افزایشی و مطلق هر دو از نظر انجام کار مشابه هستند؛ اما خروجی متفاوتی را به نمایش می گذارند. در رمزگذارهای مطلق، پیوسته سیگنال های خروجی، اطلاعات مربوط به موقعیت اجسام را به شکل اعداد یک و صفر ارسال می کنند.

جمع بندی

انکودر در دو گروه خطی و چرخشی دسته بندی می شوند. این دو گروه نیز به زیرمجموعه های دیگر یعنی انکودر ابسولوت و افزایشی تقسیم می گردند. به زبان ساده می توان گفت از نظر ساختمان، انکودر خطی یا چرخشی است. از نظر عملکرد و فناوری به صورت نوری، خازنی و مغناطیسی ساخته می شوند. مهمترین دسته بندی بر اساس خروجی سیگنال است که در دو دسته انکودر مطلق و افزایشی قرار می گیرند.

انکودر مطلق آتونیکس (Absolute Encoder) موقعیت را بدون اینکه به شروع حرکت وابسته باشد، نشان می دهد. آنها شامل یک صفحه شفاف به جنس پلاستیک یا شیشه ای هستند که قسمت هایی به رنگ سیاه دارد و بر روی آن فرستنده و گیرنده های نوری تعبیه شده است. انکودر مطلق به دو شکل سینگل ترن و مولتی ترن عرضه می شوند. نوع Single-Turn برای اندازه گیری با زاویه کمتر از 360 درجه کاربرد دارد؛ ولیMulti-Turn  برای شمارش تعداد چرخش و اندازه گیری درجه چرخش مناسب تر است. برای اطلاعات بیشتر به فروشگاه اینترنتی اتوماسیون راد نمایندگی رسمی آتونیکس مراجعه نمایید.