انواع مختلف انکودرها و کاربردهای آنها
انکودرها تقریباً در هر سیستم مکانیکی شامل نظارت یا کنترل حرکت نقش اساسی دارند. انکودرها انواع مختلفی دارند که با انواع مختلف حرکت کار می‌کنند و دارای گزینه‌های مختلفی برای نحوۀ تشخیص و برقراری ارتباط هستند. بیایید برخی اجزا و متغیرهای اساسی در دنیای انکودرها را بررسی کنیم:
انکودر چه کار می‌کند؟
وقتی صحبت از حرکت – سرعت، مسافت و جهت – سیستم‌های فیدبک در میان باشد، انکودرهای معمولاً نقش محوری دارند. به بیان ساده، آنها متریک‌های حرکت را ضبط کرده و به طریق قابل استفاده توسط سیستم کنترلی و/یا شخص برای تنظیم یا نظارت ارسال می‌کنند.
متداول‌ترین انواع انکودرها
انکودرها اغلب برای اندازه‌گیری حرکت خطی یا چرخشی استفاده می‌شوند. همه چیز از طرز ساخت تا روش سیگنالینگ آنها می‌تواند بسته به محیط، کاربرد و بودجه آنها متفاوت باشد.
انکودرهای خطی
این انکودرها حرکت خط مستقیم را اندازه‌گیری می‌کنند. سرهای حسگر، که به قطعۀ متحرک ماشین‌آلات متصل می‌شوند، در امتداد ریل راهنما حرکت می‌کنند. این حسگرها به سیستم اندازه‌گیری در داخل انکودر متصلند که سیگنال‌های دیجیتال یا آنالوگ را به سیستم کنترل ارسال می‌کند.
انکودرهای چرخشی
انکودرهای چرخشی حرکت چرخشی را اندازه‌گیری می‌کنند. آنها معمولاً یک محور چرخان را احاطه می‌کنند و تغییرات حرکت آن را حس و مخابره می‌کنند. هرچند انکودرهای چرخشی دقیق هستند، اما اغلب زمانی استفاده می‌شوند که مدیریت سرعت بزرگترین دغدغه است. معمولاً انکودرهای چرخشی به‌عنوان انکودرهایی با دقت بالای ”10 (ثانیۀ قوسی) طبقه‌بندی می‌شوند. انکودرهای چرخشی مجهز به قابلیت‌های ایمنی عملکردی مهم نیز در دسترس است.
یک مهندس هنگام تصمیم‌گیری در مورد انتخاب انکودر چرخشی متناسب با موتور باید پنج ویژگی کلیدی انکودر را در نظر بگیرد که بیشترین تأثیر را بر عملکرد موتور دارند: دقت موقعیت‌یابی، ثبات سرعت، نویز قابل شنیدن، تلفات توان و پهنای باند. برای کسب اطلاعات بیشتر در این مورد به اینجا مراجعه کنید.
انکودرهای زاویه‌ای
انکودرهای زاویه‌ای همانند انکودرهای چرخشی چرخش را اندازه‌گیری می‌کنند. با این حال، از این نوع انکودرها اغلب در مواردی استفاده می‌شود که به اندازه‌گیری دقیق احتیاج است. هایدن هاین[1] انکودرهای زاویه‌ای با دقت حداکثر ”0.04± (ثانیۀ قوسی) و رزولوشن 29 بیت ارائه می‌دهد.
طرز کار انکودرها
به طور کلی، انکودرها همگی یک کار انجام می‌دهند، اما فناوری مورد استفاده برای انجام آن این کار می‌تواند متفاوت باشد. این تغییرات معمولاً بیشترین تأثیر را بر جزئیات و میزان فیدبک ارائه‌شده دارند. همچنین بر اساس محیط‌های مدنظر برای استفاده از انکودرها ممکن است تفاوت‌هایی در طرز ساخت آنها وجود داشته باشد.
تفاوت بین خروجی مطلق و افزایشی
انکودرهای افزایشی نسبت به نقطۀ مرجع اندازه‌گیری می‌کنند. هر بار که سیستم روشن می‌شود، نقطۀ مرجع صفر جدید ایجاد می‌شود، یا اینکه کاربر باید دوباره نقطۀ جدیدی تعیین کند. علامت‌ها یا پله‌ها روی سنجه یا در مورد انکودرهای چرخشی به فاصلۀ مساوی از هم روی دیسک قرار گرفته‌اند. انکودر بر اساس هر علامت سیگنالی پالس‌مانند تولید می‌کند که به سیگنال تبدیل می‌شود.
از سوی دیگر، انکودرهای مطلق همیشه مکان متمایزی تشخیص می‌دهند. این تشخیص نسبت به مکان دیگر انجام نمی‌شود و نیازی به تعیین مجدد نقطۀ صفر نیست. به‌جای علامت‌های هم‌فاصله، شیارها یا علامت‌های متمایز در هر مکان یک کد منحصربه‌فرد را به واحد کنترل سریال ارسال می‌کنند.
تفاوت بین انکودرهای مغناطیسی و نوری
در انکودرها برای تشخیص و پردازش کدها یا علامت‌های مختلف از شیوه‌های گوناگونی استفاده می‌شود. در انکودرهای مغناطیسی از رابطۀ بین میدان‌های مغناطیسی ایستا و/یا پویا یا شیارهای متمایز استفاده می‌شود و آن روابط به سیگنال تبدیل می‌شود. یکی دیگر از انواع رایج انکودرها، انکودر نوری است که در آن از نوری استفاده می‌شود که از شیشه عبور می‌کند و توسط گیرنده تشخیص داده می‌شود. انکودرهای مغناطیسی معمولاً ساده‌تر، جمع‌وجورتر و بادوام‌تر هستند، درحالی‌که انکودرهای نوری بسیار دقیق هستند و می‌توانند در جاهایی کار کنند که نیروهای مغناطیسی دیگر وجود دارند.
تفاوت بین انکودرهای حفاظ دار و بی حفاظ
انکودرها برای عملکرد مناسب سیستم مکانیکی مربوطه بسیار بااهمیت هستند. کوچکترین اشتباه یا اختلال در کارکرد می‌تواند پیامدهای قابل‌توجهی در عملیات بزرگتر به دنبال داشته باشد. این سیستم‌ها و عملیات در محیط‌های کاملاً متفاوتی صورت می‌گیرد، از ماشین ابزارهایی که ممکن است خنک‌کننده و/یا براده‌های فلزی با سرعت و فشار بالا در حال حرکت باشند تا آزمایشگاه‌های پزشکی استریل.
انکودرهای حفاظ‌دار و بی‌حفاظ گزینه‌هایی مناسب برای نوعی از محیط ارائه می‌دهند که در آنجا به کار گرفته می‌شوند. در انکودرهای حفاظ‌دار ظریف‌ترین اجزای انکودر داخل محفظه قرار گرفته و از هر گونه آلودگی محافظت می‌شوند. انکودرهای بی‌حفاظ جای کمتری می‌گیرند، معمولاً در سناریوهای با سرعت بالا برتری دارند و اغلب در کاربردهای اندازه‌گیری با دقت بالا استفاده می‌شوند.
کاربردهای انکودر
انکودرها جزو اجزای حیاتی انواع سیستم‌های مکانیکی محسوب می‌شوند. آنها به‌ویژه در محیط‌های صنعتی رایج هستند که ماشین‌آلات بزرگ وظایف تکرارپذیر، نمونه‌سازی با دقت بالا یا کارهای ظریف انجام می‌دهند.
[1] HEIDENHAIN
انکودرها برای صنعت الکترونیک
انکودرها برای تولید قطعات الکترونیک پیشرفته، که یکی از صنایع با سریع‌ترین رشد و پیشرفت در جهان است، حیاتی هستند. انکودرهای چرخشی، زاویه‌ای و خطی همگی به شکلی در بخش الکترونیک استفاده می‌شوند. در نواحی و اجزای کوچک کاری – به‌ویژه در مورد ساخت نیمه‌رساناها – اغلب انکودرهایی با بالاترین دقت و رزولوشن انتخاب می‌شوند.
در تولید قطعات الکترونیک استفاده از محیط‌های خلاء نیز رایج است. انکودرها، از جمله زاویه‌ای و خطی، باید به‌طور اختصاصی برای شرایط منحصربه‌فرد تهویه، گاز و دما مرتبط با کار در خلاء ساخته شوند.
انکودر برای ماشین کاری CNC
ماشین‌های CNC باید در مواجهه با قطعه‌کارها و اسپیندل‌های سنگین، حرکت چندمحوره و سرعت‌های بالا موقعیت خود را حفظ کنند. انکودرها نقش مهمی در کار هماهنگ همۀ اجزا برای فرزکاری و سوراخ‌کاری صحیح قطعات دارند. همچنین مجموعۀ کاملی از سیستم‌های کنترلی و پروب‌های لمسی پرطرفدار مورد استفاده برای برنامه‌نویسی ماشین‌آلات CNC می‌سازیم.
در سال 2018، با همکاری Major Tool & Machine یکی از بزرگترین ماشین ابزارها در جهان را بازسازی کردیم. انکودرهای خطی اختصاصی برای حرکت محورهای عظیم فرز دروازه‌ای ساخته شدند: محورهای X هر یک به تنهایی 740 اینچ را اندازه‌گیری می‌کنند.
انکودر برای اتوماسیون
صنعت اتوماسیون به سرعت در حال رشد است، و بدون انکودرهای مناسب قطعاً این رشد ناممکن است. استفاده از بازوهای روباتیک، مانند این بازو، که توسط شرکت ماشین سنگ‌زنی استراوساک[1] ساخته شده، در همۀ محیط‌های تولیدی رواج دارد. هر سیستم مکانیکی اتوماتیک بر حرکت و اندازه‌گیری ثابت و دقیق متکیست.
همچنین از انکودرها برای اتوماسیون حمل‌ونقل استفاده می‌شود، مانند قطار پرسرعت سوئد، SJ3000، که در آن از انکودر مطلق MC 400 ساخته‌شده به‌صورت سفارشی توسط لاین لینده[2] استفاده شده است. این انکودر به کارکردن یک سیستم افزونه کمک می‌کند که سرعت قطار و در صورت لزوم ترمز خودکار را کنترل می‌کند.
اگر برای اتوماسیون دنبال انکودر می‌گردید، برای محدود کردن دامنۀ جستجوی خود از ابزار انتخاب محصول ما استفاده کنید.
انکودرها در صنعت پزشکی
[1] Strausak
[2] Leine Linde
انکودرها به دلیل دقت لازم برای آزمایش و درمان دقیق و ایمن بدن انسان و توسعۀ روش‌های جدید آزمایشگاهی، در صنعت پزشکی حائز اهمیت هستند. برای مثال، در دستگاه‌های اسکن CT و MRI برای کمک به تصویربرداری دقیق و ایمنی بیمار از انکودرهای خطی بی‌حفاظ هایدن هاین LIC 2100 و چرخشی ECN 1123 و EQN 1135 استفاده می‌شوند. پرتودرمانی یکی دیگر از کاربردهایی است که به فناوری خطی و زاویه‌ای دقیق نیاز دارد و در آن جایی برای خطا نیست.
همچنین مطلب مهیج‌تر آن است که انکودرهای چرخشی مطلق LIC 4000 و EQN 1023 ما در یکی از پیشرفته‌ترین درمان‌های سرطان سینه در جهان استفاده می‌شوند. گاماپاد[1] ساخت شرکت اکسیژن مدیکال سیستمز[2] «اولین سیستم رادیوتراپی استریوتاکتیک در جهان بهینه‌شده برای درمان سرطان سینه» نام گرفته است.
انکودرها در روباتیک
روبات خواه به‌صورت یک بازوی مفصلی باشد که در یک کارخانۀ تولیدی کار برداشتن و قرار دادن تجهیزات را انجام می‌دهد یا روبات‌های با قابلیت تحرک بیشتر، خودکار و هدایت‌شونده، همگی از انکودر استفاده می‌کنند. طبیعتاً سیستم‌های خودکار برای اینکه بتوانند با کمک محدود انسان کار کنند به این سیستم‌های کارآمد فیدبک سرعت و موقعیت نیاز دارند. در بسیاری موارد، انکودرهای با اندازۀ کوچک و جمع‌وجور برای طراحی روباتیک مناسب‌تر هستند، به‌طوری که تمام فناوری لازم را بتوان در روباتی با اندازۀ مناسب برای استفاده از آن جای داد. برای مثال، طول انکودرهای چرخشی RENCO R35i و RCML 15 به ترتیب فقط 14 و 8.9 میلی‌متر است.
انکودرها همگی با هدف کلی اندازه‌گیری حرکت و فیدبک سیگنال استفاده می‌شوند، اما تنظیمات، قابلیت‌ها و کاربردهای آنها بسیار متفاوت است. آنها تقریباً در تمام جنبه‌های زندگی، به‌ویژه فعالیت‌های صنعتی و فناوری، نقش مهمی ایفا کرده‌اند و شرایط به این زودی‌ها عوض نخواهد شد.
چنانچه مایل به دانستن مطالب بیشتری در مورد این موضوع یا هر موضوع دیگر کنترل حرکت هستید، کارشناسان ما در خدمت‌تان هستند. همین الان قرار یک جلسۀ مشاوره را بگذارید تا یافتن راهکارهای خاص برای چالش‌های شما را آغاز کنیم.
[1] GammaPod
[2] Xcision Medical Systems
