انکودر وسیله‌ای است که در بسیاری از صنایع برای گرفتن فیدبک از آن استفاده می‌شود. در بیشتر موارد اساسی، انکودر صرف‌نظر از نوع آن، موقعیت، جهت، سرعت یا تعداد را اندازه‌گیری می‌کند. انکودر در فناوریهای مختلف از حرکت استفاده کرده و آنرا به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌کند. سپس این سیگنال به دستگاه کنترلر مانند پی‌ال‌سی فرستاده شده و بازگردانده می‌شود، به این معنی که این سیگنال به صورت مقیاس جدیدی ارائه می‌شود که بعدا در برنامه بتوان از آن استفاده کرد.
تصویر 1: تبدیل پارامتر فیزیکی به سیگنال الکتریکی توسط انکودر
انواع انکودرها و فناوریهای آن‌ها
برخی از فناوری‌هایی که در انکودرها استفاده می‌شود عبارتند از:
- مغناطیسی
- مکانیکی
- مقاومتی
- نوری
فناوری نوری، پرکاربردترین نوع در تبدیل حرکت به سیگنال الکتریکی است. از انواع انکودرها می‌توان "مطلق" و "افزایشی" را نام برد.
اساس کار انکودر
برای بررسی اساس کار انکودر، یک انکودر افزایشی اپتیکال (نوری) را در نظر می‌گیریم. این انکودر، از عبور یک پرتوی نور از دیسکی که دارای خطوط مات به صورت یک الگوی خاص است، استفاده می‌کند؛ چیزی شبیه به پره‌های یک چرخ. در سمت دیگر دیسک، دستگاه تشخیص نور قرار دارد که تفسیر نور دریافتی را براساس الگوی موجود بر روی دیسک، تصویر شاتر، میزان مسدودی و یا عبور نور انجام می‌دهد. سپس پالس‌های نور به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌شوند و از طریق خروجی انکودر، به پردازنده فرستاده می‌شوند.
تصویر 2: اساس کار انکودر نوری (اپتیکال)
انکودرها کاربردهای گسترده‌ای دارند. به عنوان نمونه می‌توان کنترل سرو یا درایو فرکانس متغیر (VFD)، اندازه‌گیری و شمارش را نام برد که جزو روش‌های حلقه بسته (Closed-loop) هستند. در اینجا چند نمونه از فرآیندهایی که ممکن است از انکودر استفاده شود را با هم می‌بینیم:
انکودر برای کنترل سرعت درایو فرکانس متغیر (VFD)
به عنوان نمونه شما یک پمپ را بر روی درایو نصب می‌کنید تا مخزنی را از مایعی پر کنید. شما سرعت مشخصی را درخواست می‌کنید و می‌خواهید اطمینان حاصل شود که پمپ‌های درایو "VFD" دارای همان سرعت مدنظر باشند. می‌توان بر روی "VFD" از انکودر برای بازخورد سرعت استفاده کرد.
تصویر 3: استفاده از انکودر برای تشخیص سرعت موتور الکتریکی
انکودر در فرآیندهای اندازه‌گیری
حال بیایید برای فرآیندهای "اندازه‌گیری" مثالی بزنیم. شما در نظر دارید که یک محصول آلومینیومی را در اندازه‌های مشخصی برش بزنید. شما یک رول طولانی از یک صفحه آلومینیوم را به اندازه صدها متر، از یک ماشین برش عبور می‌دهید و نیاز دارید که مقدار اولیه آلومینیوم را اندازه بگیرید. سپس ورق‌ها را در اندازه‌های مناسب برش دهید تا این ورق‌ها در فرایندهای تولیدی جداگانه‌ای مورد استفاده قرار گیرند. انکودر، که به نوار نقاله وصل شده، با خواندن مقداری از ماده که وارد دستگاه برش شده است، طول آنرا پس از آخرین برش نشان می‌دهد. همچنین از این فیدبک می‌توان برای تنظیم تیغه برش برای قطع در اندازه موردنظر استفاده کرد.
انکودر در فرآیندهای شمارش
برای بررسی این نوع فرآیندها، این مثال را در نظر بگیرید: شما یک نوار نقاله دارید که بطری‌هایی بر روی آن حرکت می‌کنند. این بطری‌ها هنگام ورود به مجموعه توسط سنسورهای چشمی شمارش می‌شوند. بر روی این بطری‌ها، قرار است درپوش‌هایی با فویل آلومینیومی قرار گرفته شود. هنگامی‌که این درپوش‌ها بر روی بطری‌ها قرار داده شدند، بطری‌ها به سمت پایین نوار نقاله به حرکت درمی‌آیند و حسگر چشمی دیگری صحت سنجی این موضوع را بررسی می‌کند. برخی از الزامات این ایستگاه عبارتند از:
- تعداد بطری‌هایی که وارد این مجموعه می‌شوند، باید در "زمان از پیش تعیین شده" خارج شوند.
- بطری نباید در مقابل سنسور "ورودی" یا "خروجی" باقی بماند.
- بطری نباید بیشتر از مدت زمان تعیین شده در معرض درزگیر القایی باشد.
- این مجموعه باید به اندازه کافی انعطاف پذیر باشد تا بتواند انواع مختلفی از بطری‌ها و جایگذاری سنسورهای ورودی و خروجی را مدیریت کند.
تصویر 5: استفاده از انکودر در فناوریهای شمارش
یک ظرف دارو را در نظر بگیرید که وارد دستگاه می‌شود. این ظرف بر روی نوار نقاله قرار داده می‌شود، درپوش بر روی ظرف قرار می‌گیرد، و در نهایت از دستگاه خارج شده و از مقابل سنسور نهایی عبور می‌کند. اگر هیچکدام از این حالت‌ها رخ ندهد، مثلا ظرف دارو وارد شده، درپوش آن زده شده ولی بیافتد و در مقابل سنسور خروجی قرار نگیرد، در این حالت دستگاه متوقف شده و به اپراتور آن هشدار می‌دهد.
برای همین فرآیند یک بطری را با اندازه کوچک ولی با دسته بزرگ در نظر داشته باشید. بطری بر روی نوار نقاله قرار می‌گیرد، درپوش آن زده شده و در مقابل سنسور اولی قرار می‌گیرد. چون فضای خالی بین درپوش و دسته ظرف وجود دارد، سنسور دو بار پشت سرهم ظرف را تشخیص می‌دهد و اعلام خطا می‌کند. راه‌حل استفاده از یک انکودر و یک کلید چند حالته برای راه‌اندازی سیستم است.
در مرحله راه‌اندازی، با استفاده از کلید چند حالته بطری کوچک با دسته بزرگ (مثلا بطری ضدیخ) را انتخاب می‌کنیم؛ البته باید مطمئن شد که بطری به صورتی وارد دستگاه شود که سنسور ابتدا درپوش آن را تشخیص دهد. در این حالت، برنامه سیگنالی را از سنسور ورودی دریافت می‌کند و مقدار انکودر را ثبت می‌کند. سیگنال دریافتی از سنسور ورودی به عنوان کلاهک بطری ضدیخ درنظر گرفته شده و ثبت می‌شود. سپس این برنامه بلافاصله ورودی دیگری را می‌خواند و مشخص می‌کند که کلاهک نیست. این بطری به تنهایی بر روی نوار نقاله حرکت می‌کند تا به سنسور خروجی برسد و دوباره سیگنالی به برنامه ارسال می‌شود. در این هنگام مقدار انکودر نیز ثبت می‌شود. حال دو مقدار دریافتی از انکودر در ورودی و خروجی ثبت شده است.
تصویر 6: انکودر به عنوان دستگاه شمارش
در برنامه، ورودی را از خروجی کم کرده و مقداری برای این بطری بدست می‌آید. حال با استفاده از این مقدار بدست آمده، دقیقا می‌دانیم که چقدر طول می‌کشد تا بطری در سیستم حرکت کند و شرط "ورود و خروج در زمان تعیین شده" برآورده شود، که در این مورد انکودر شمارش را انجام می‌دهد. شما همچنین این انعطاف پذیری را در سیستم ایجاد کرده‌اید که هم انواع ظرف‌ها وارد سیستم شود، و هم توانایی تغییر فاصله سنسورهای ورودی و خروجی از هم وجود داشته باشد. در هنگام کار کردن سیستم نیز، برنامه می‌داند که در هنگام اجرا از دسته ظرف چشم پوشی کرده و اعلام هشدار نکند. مقدار انکودر با ورودی هر بطری ثبت شده و زمان خروج آن از قبل تعیین می‌شود.
تصویر 7: مقدار بدست آمده از فیدبک انکودر
اگر بطری به موقع از دستگاه (که بر اساس پیش‌بینی ما و شمارش انکودر کار می‌کند) خارج نشود، دستگاه هشدار می‌دهد. مثال بالا یکی از انواع کاربرد انکودر است که به هر صورتی که نیاز باشد، قابل تنظیم است.
منبع:
REALPARS
دیدگاه خود را بنویسید