انکودرهای چرخشی

انکودرهای چرخشی موقعیت زاویه ای شفت را به کد آنالوگ یا دیجیتال تبدیل می کنند. آنها به عنوان دستگاه های افزایشی یا مطلق مشخص می شوند: رمزگذارهای افزایشی فقط می توانند حرکت را ردیابی کنند، در حالی که انواع مطلق هم حرکت و هم موقعیت را رمزگذاری می کنند.

نمایش تمام سازندگان رمزگذارهای چرخشی

رمزگذارهای چرخشی برای ارائه بازخورد در بسیاری از کاربردها و صنایع چرخشی، مانند اتوماسیون فرآیند، رباتیک، لنزهای عکاسی، موش‌ها و گوی‌های حرکتی اپتومکانیکی و شفت‌های چرخشی رادار مفید هستند.

تکنولوژی

مکانیکی

رمزگذارهای چرخشی مکانیکی شامل یک دیسک فلزی با حلقه ای از دهانه های بریده شده و همچنین یک ردیف کنتاکت کشویی است که به یک جسم ثابت ثابت شده است. دیسک فلزی به یک شفت چرخان متصل است و هر تماس ثابت به یک سنسور الکتریکی متصل می شود. با چرخش دیسک، برخی از کنتاکت ها دیسک را لمس کرده و روشن می شوند، در حالی که برخی دیگر در شکاف های بریده شده می افتند. ترکیبی از کنتاکت های روشن و خاموش، یک کد باینری منحصر به فرد برای هر موقعیت دیسک ایجاد می کند.

از آنجایی که کنتاکت ها در استفاده های سنگین مستعد سایش هستند، رمزگذارهای مکانیکی برای کاربردهای دستی کم سرعت مانند دستگیره های تنظیم رادیویی مناسب هستند.

تصویر سمت راست یک مقطع رمزگذار مکانیکی را نشان می دهد. در سمت چپ تصویر، به دو ردیف "دندان" برش خورده با برچسب A و B توجه کنید. قسمت بالای رمزگذار، در بالای دیسک ها قرار می گیرد، و مخاطبین برس، همچنین با برچسب A و B، با آنها تماس برقرار می کنند. تراک های دیسک A و B دو مجموعه از کنتاکت‌ها با برچسب "مشترک" با داخل دیسک‌ها تماس برقرار می‌کنند. 

نوری

انکودرهای نوری دارای دیسک های شیشه ای یا پلاستیکی با مقداری شفاف و برخی قسمت های مات هستند. با استفاده از منبع نور و آرایه آشکارساز عکس، رمزگذار می تواند الگوی نوری دیسک را بخواند، موقعیت آن را تعیین کند و آن را به یک کد تبدیل کند. سپس کد توسط یک کنترل کننده برای تعیین زاویه شفت خوانده می شود. 

رمزگذارهای نوری نسبتاً ارزان هستند، اما به دلیل استفاده از ال ای دی و اجزای شیشه ای، به ندرت برای کار در دماهای شدید (بیش از 70 درجه سانتی گراد) و محیط های خشن مناسب هستند. 

مغناطیسی

رمزگذارهای مغناطیسی از یک درام چرخشی پلاستیکی با قطب های مغناطیسی تشکیل شده اند که دور آن را پوشانده اند. درام در برابر یک سنسور مغناطیسی می چرخد، که سپس سیگنال الکتریکی را نشان می دهد که موقعیت درام را نشان می دهد. 

انکودرهای مغناطیسی دستگاه های نسبتا جدیدی هستند و در مقایسه با رمزگذارهای نوری گران هستند. آنها چندین مزیت نسبت به نوع دوم دارند: 

• بهبود دما و مقاومت محیطی به دلیل مواد مورد استفاده

• نیاز به فضای کوچکتر به دلیل جهت محوری کوتاهتر

• هزینه کمتر رمزگذارهای سفارشی  

تصویر زیر عملکرد یک رمزگذار مغناطیسی و یک رمزگذار نوری را مقایسه می کند.  

فیبر نوری

رمزگذارهای فیبر نوری اغلب از فناوری سنجش مشابه به عنوان انواع نوری استفاده می کنند و اطلاعات موقعیت را با نور منتقل می کنند. انتقال فیبر نوری در کاربردهایی که نویز یا تداخل الکتریکی با سیگنال‌ها رخ می‌دهد سودمند است.

انواع انکودرهای چرخشی

رمزگذارهای مطلق

رمزگذارهای مطلق موقعیت فعلی شفت را نشان می دهند و برای هر زاویه شفت مشخص یک کد منحصر به فرد تولید می کنند. این در تضاد با رمزگذارهای افزایشی است، که اطلاعاتی را در مورد حرکت شفت بر خلاف موقعیت مطلق ارائه می دهد. 

از آنجایی که رمزگذارهای مطلق از یک کد منحصر به فرد برای توصیف هر موقعیت استفاده می کنند، داده های موقعیت زمانی که برق در دستگاه می چرخد ​​از بین نمی رود. هنگامی که برق از طریق یک رمزگذار افزایشی چرخه می شود، داده های موقعیت را از دست می دهد تا زمانی که موقعیت "خانه" یک بار دیگر فعال شود.

خروجی ها

کد خروجی یک رمزگذار مطلق به عنوان یکی از چندین تغییر در زبان باینری نشان داده می شود:

• خروجی باینری به سادگی به صورت مجموعه ای از یک ها و صفرها نشان داده می شود.

• کد خاکستری که به عنوان کد باینری منعکس شده نیز شناخته می شود، یک سیستم باینری است که در آن دو مقدار افزایشی متوالی تنها یک بیت با هم تفاوت دارند. از آنجا که تنها یک تغییر بیت با هر تغییر موقعیت همراه است، یک رمزگذار کد خاکستری قادر به خواندن کد ساده و دقت بیشتر است.

• خروجی های اعشاری با کد دودویی (BCD) اعداد اعشاری هستند که در آنها هر رقم با چهار بیت مشخص می شود.

افزایشی

رمزگذارهای چرخشی موقعیت زاویه ای شفت یا محور را به کد آنالوگ یا دیجیتال تبدیل می کنند. در حالی که رمزگذارهای مطلق می توانند حرکت و موقعیت را ردیابی کنند، انواع افزایشی فقط می توانند حرکت را ردیابی کنند. سپس این داده حرکت می تواند به تجهیزات خارجی برای تعیین موقعیت و سرعت منتقل شود.

هنگامی که برق از طریق یک رمزگذار افزایشی می‌گذرد، داده‌های موقعیت از بین می‌رود تا زمانی که موقعیت "خانه" یک بار دیگر فعال شود. با این حال، برخی از رمزگذارهای افزایشی دارای یک کانال شاخص هستند که برای استفاده از نشانگر مرجع، یک پالس در هر دور تولید می کند و این اشکال را از بین می برد. رمزگذارهای افزایشی معمولاً در مقایسه با انواع مطلق از نظر هزینه کمتر و استفاده از آنها ساده تر است.

خروجی

رمزگذارهای چرخشی افزایشی ممکن است یکی از انواع مختلف خروجی سیگنال را داشته باشند.

رمزگذارهای مربعی از دو خروجی باینری A و B استفاده می کنند که 90 d egree خارج از فاز هستند. این سیگنال ها برای تعیین یک پالس شمارش رو به بالا یا یک پالس شمارش معکوس رمزگشایی می شوند.  

در نمودار همراه، موقعیت پایین هر دو سیگنال "0" را نشان می دهد، در حالی که موقعیت بالایی نشان دهنده "1" است. بنابراین، در اولین وقوع فاز اول، هر دو کد رمزگذار '00' را می‌خواند. با حرکت یک فاز به سمت راست، اکنون آشکار است که کد '01' خوانده می شود. رمزگذار حرکت از '00' به '01' را به صورت نیم چرخش در جهت عقربه های ساعت می خواند.

انکودرهای تک کانال با نام انکودرهای سرعت سنج نیز شناخته می شوند. آنها یک کانال دارند که امکان یک شمارش در هر خط فیزیکی را فراهم می کند.

خروجی پالس و جهت شامل افزودن یک کانال جهت به یک رمزگذار سنتی تک کانالی یا مربعی است. 

مشخصات

مشخصات ذکر شده در زیر برای همه انواع رمزگذار مشترک است.

رزولوشن به تعداد بیت هایی اشاره دارد که رمزگذار برای رمزگذاری موقعیت استفاده می کند. وضوح با استفاده از فرمول 2 n محاسبه می شود که n تعداد بیت ها است. به عنوان مثال، یک رمزگذار 9 بیتی 512 شمارش در هر دور دیسک را ارائه می دهد، در حالی که یک رمزگذار 10 بیتی 1024 شمارش در هر دور دیسک را ارائه می دهد. وضوح این دو رمزگذار مجزا به ترتیب 9 و 10 خواهد بود. رمزگذار 10 بیتی، با تعداد دو برابر تعداد 9 بیتی، می تواند موقعیت بسیار دقیق تری را اندازه گیری کند.

رمزگذارهای مطلق بر اساس وضوح به دو گروه تقسیم می شوند:

• انکودرهای تک چرخشی می توانند تا 360 درجه چرخش داشته باشند.

• رمزگذارهای چند دور می توانند چندین بار بچرخند، اغلب تا 4096 دور.

انکودرهای تک چرخشی و چند چرخشی حتی پس از خاموش شدن نیز اطلاعات موقعیت خود را حفظ می کنند، اما انکودرهای چند دور نیز تعداد دور خود را حفظ می کنند.

دقت رمزگذار برای هر دو نوع مهم است و معمولاً در ثانیه های قوس اندازه گیری می شود. یک درجه شامل 3600 ثانیه قوس است. مشخصات دقت به حداکثر خطای خواندن موقعیت اشاره دارد. 

حداکثر نرخ به روز رسانی به سرعتی اشاره دارد که در آن خوانش های موقعیت جدید می توانند تولید و به روز شوند و به عنوان یک تغییر از هرتز یا چرخه ها (هرتز، کیلوهرتز، مگاهرتز و غیره) مشخص می شود.

رابط خروجی

انواع سیگنال های ذکر شده در زیر معمولاً به عنوان خروجی های رمزگذار چرخشی برای ارتباط با تجهیزات و مترهای جمع آوری داده ها یافت می شوند. 

• سیگنال های آنالوگ شامل خروجی های ولتاژ (مانند 0-10 ولت) یا جریان (مانند 4-20 میلی آمپر) هستند.

• سیگنال های سریال شامل رابط همزمان سریال (SSI)، FOUNDATION Fieldbus، CANbus، INTERBUS و SUCOnet می باشد. SSI به طور خاص یک استاندارد کلی برای رمزگذارهای مطلق را نشان می دهد.

• خروجی دیجیتال امکان رابط مستقیم با پردازنده را فراهم می کند. موج مربعی (همانطور که در بالا نشان داده شد) رایج ترین نوع خروجی دیجیتال است. 

استانداردها

رمزگذارهای چرخشی ممکن است بر اساس استانداردهای منتشر شده مشخص، طراحی و استفاده شوند. استانداردهای رایج رمزگذار عبارتند از: 

• MIL-E-85082/6- رمزگذارهای مطلق دیجیتال

• MIL-E-85082/3- رمزگذارهای افزایشی نوری

  منبع

   

• globalspec