بررسی انكدر دوار كه انكدور محور (‌Shaft encoder)

انكدر دوار : انكدر دوار كه انكدور محور (Shaft encoder) نیز نامیده می شود عبارتست از یك دست الكترومكانیكی كه برای تبدیل موقعیت زاویهای (θ) یك محور انتقال به یك كمیت آنالوگ و یا یك كد دیجیتال استفاده می شود این وسیله كه در واقع نوعی ترانزیستور( مبررسی انكدر دوار كه انكدور محور (‌Shaft encoder)|40130193|sarzamindoost|بررسی انكدر دوار كه انكدور محور (‌Shaft encoder),ساختمان انكدر,انكدینگ باینری استاندارد
با ما همراه باشید با موضوع بررسی انكدر دوار كه انكدور محور (‌Shaft encoder)

انكدر دوار :

انكدر دوار كه انكدور محور (‌Shaft encoder) نیز نامیده می شود عبارتست از یك دست الكترومكانیكی كه برای تبدیل موقعیت زاویه‌ای (θ) یك محور انتقال به یك كمیت آنالوگ و یا یك كد دیجیتال استفاده می شود این وسیله كه در واقع نوعی ترانزیستور( مبدل ) به شمار می آید : در جاهایی چون رباتیك ،‌در بالای لنزهای عكاسی ، در دستگاه های ورودی كامپیوتر ( از قبیل موس های اپتومكانیكی و...) و در ایستگاه های رادار دوار استفاده می گردند .

این دستگاه ها دو نوع عمده دارند : نوع مطلق (absolute type) و نوع افزایشی (Ineremental)

انكدر دوار مطلق :

ساختمان انكدر

نوع دیجیتال آن به ازای هر زاویة‌مشخص از محور (θ) یك كد دیجیتال منحصر به فرد ایجاد می كند . یك ورق فلزی ( برش یافته با مكانیسمی پیچیده ) به یك دیسك جدا كننده كه كاملاً‌با محور درگیر می باشد چسبیده شده است .

یك سری كنتالتهای لغزان بر روی یك هستة ساكن فیكس شده اند . به طوری كه هر كنتاكت در مقابل ورقة‌فلزی در فواصل مختلف از محور جاروب می شود. هنگامی كه دیسك به همراه محور می چرخد تعدادی از كنتاكت ها با ورق فلزی در تماس قرار می گیرند . درحالی كه بقیه در درون gap قرار می گیرند جایی كه ورقه دارای شیار (‌بریدگی ) است این ورقة‌ فلزی به یك منبع جریان الكتریكی وهر كنتاكت به یك سنسور الكتریكی مجزا متصل است . ورقه فلزی طوری طراحی شده است كه هر موقعیت زاویه‌ای ممكن برای محول تولید یك كد باینری منحصر به فرد می كند كه در آن برخی كنتاكت ها به منبع جریان متصل می شوند . و دیگر كنتاكتها در حالت Off باقی می مانند. این كد را می توان توسط قطعات كنترلی از قبیل میكروپروسسور ، برای مشخص كردن زاویة محور ( Shaft) دیگر كرد .

آنكدر آنالوگ مطلق یك كد آنالوگ دوتایی منحصر به فرد تولید می كند كه می تواند با استفاده از الگوریتم های خاص به صورت موقعیت زاویه‌ای مطلق محور دیگر شود .

انكدینگ باینری استاندارد :

انكدر دوار برای دستگاه های اندازه گیری زاویه ، 3 بیتی هستند . درونی ترین حلقه معادل كنتاكت 1 در جدول است سكتورهای سیاه On هستند درجه های صفر در سمت راست و افزایش زاویه در جهت پادساعتگرد است . مثالی از كد باینری در یك انكدر بسیار ساده با سه كنتاكت در زیر نشان داده شده است .

Angle

Contact3

Contact2

Contact1

Sectore

در حالت كلی ، اگر n‌، كنتاكت وجود داشته باشد، تعداد موقعیت های مجزای محور برابر 2n خواهد بود در این مثال n‌برابر 3 و لذا 23=8 موقعیت مختلف می توان برای محور در نظر گرفت .

در انكدر ارائه شده در مثال فوق ، كنتاكتها یك شمارش باینری استاندارد به عنوان چرخش های محور تولید می كنند . البته یك مشكل وجود دارد و آن اینكه چنانچه دیسك در بین دو سكتورمجاور قرار گیرد و یا به عبارت دیگر كنتاكتها به طور كامل در یك خط قرار نگیرند‌، امكان تعیین زاویة محور وجود نخواهد داشت . برای روشن شدن این مسئله ، حالتی را در نظر بگیرید كه زاویة‌محور از 179.9º به 180.1º تغییر میكند (‌تغییر حالت از سكتور 3 به سكتور 5) در این حالت چه اتفاقی می افتد ؟

در چند لحظه طبق جدول فوق ، طرح كنتاكتها از حالت OFF-ON-ON به حالت ON- OFF- OFF تغییر می یابد . اما در واقع این اتفاق نمی افتد در یك سیستم عملی ، كنتاكتها هرگز كاملاً در یك خط قرار نمی گیرند .

و بنابراین هر كدام در یك لحظه متفاوت سوئیچ می شوند نه به طور همزمان . چنانچه ابتدا كنتاكت 1 سوئیچ شود به دنبال آن كنتاكت 3 و سپس كنتاكت 2 سوئیچ می شود .

برای مثال ترتیب واقعی كدها به صورت زیر خواهد بود :

در حالت ابتدایی

OFF-ON- ON

حالت اول :‌كنتاكت ON1 می شود

ON- ON - ON

حالت دوم : كنتاكت OFF3 می شود

ON – ON – OFF

حالت سوم : كنتاكت OFF2 می شود

ON- OFF- OFF

حال به سكتورهای متناظر با این كدها در جدول دقت كنید . به ترتیب داریم 7.8.4 و سپس 5.

بنابراین با توجه به ترتیب كدهای تولید شده ، به نظر می رسد كه محور از سكتور 4 به سكتور 8 پرش كرده است و سپس به عقب برگشته (‌به سكتور 7) ودر نهایت باز هم به عقب بر می گردد ( سكتور 5) و این جایی است كه انتظار می رفت محور در آنجا یافت شود . در بسیاری از مواقع ، این رفتار نامطلوب است و می تواند منجر به خرابی سیستم گردد. برای مثال ، چنانچه انكدر در بازوی یك ربات استفاده شود ، كنترلر ممكن است فكر كند كه بازو در موقعیت اشتباه قرار گرفته است و در نتیجه با چرخش آن حول و حوش 180º سعی در تصحیح خطای مذكور نماید كه این امر ممكن است منجر به آسیب دیدن بازوی ربات گردد.

گری انكدینگ Gary en coding

انكدر دوار برای دستگاه های اندازه گیری زاویه توسط 3 بیت كدگری منعكس شدة باینری مشخص می شوند دورنی ترین حلقه متناظر با كنتاكت 1 در جدول است سكتورهای سیاه on هستند درجه های صفر در سمت راست و افزایش زاویه در جهت پادساعتگرد است.

برای رفع مشكل موجود در انكدر ارائه شدة قبلی از گری انكدینگ استفاده شده است.

این یك سیستك باینری شمارش است كه در آن دو كد مجاور تنها در یك مكان اختلاف دارند برای مثال سه كنتاكت ارائه شده قبلی ، نسخة كد شده باكری چنین خواهد بود :

Angle

Contact3

Contact2

Contact1

Sectore

در این مثال انتقال از سكتور 4 به سكتور 5، مانند دیگر انتقالها ، شامل تغییر حالت یك كنتاكت از حالت on‌به off و یا برعكس می باشد این بدان معناست كه ترتیب كدهای اشتباه نشان داده شده در مثال قبل در این حالت نمی تواند رخ دهد .

انكدر دوار افزایشی incremental rotary encoder

انكدرهای دوار افزایشی ، به عنوان انكدر های ربعی quadrature encoder نیز شناخته می شوند . این نوع انكدرها (‌كه انكدرهای دوار اضافی relative rotary encodery نیز نامیده می شوند. دارای دو خروجی هستند كه خروجی های ربعی نام دارند. آنها می توانند به دو صورت مكانیكی یا نوری باشند . در نوع نوری دو track كد شده باگری وجود دارد ، در حالی گرانكدرهای از نوع مكانیكی دارای دو كنتاكت هستند كه توسط بادامك های روی محور گردان تحریك می شوند . این نوع انكدرها نیاز به debouance دارند و نوعاً به عنوان پتانسیومترهای دیجیتال روی تجهیزات شامل دستگاه های مصرف كننده استفاده می شوند. امروزه اغلب برای استریوهای جدید خانگی و یا اتومبیل از انكدرهای دوار مكانیكی جهت صوت استفاده می كنند. به خاطر این واقعیت كه سوئیچ های مكانیكی به debouncing نیاز دارند‌، انواع مكانیكی آنها تنها به حركت های دورانی محدود شده اند.

انكدرهای دوار افزایشی به سبب پایین بودن قیمت شان ( فقط به دو سنسور نیاز دارند ) نسبت به سایر انكدرها‌، بسیار بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد. این واقعیت كه انكدرهای افزایشی تنها از دو سنسور استفاده می كنند، خللی در دقت آنهاایجاد نمی كند. طوری كه هم اكنون می توان انكدرهای افزایشی با بیش از 000/10 شمارش در هر دور چرخش در بازار یافت .

این انكدر می تواند دارای سه خروجی دلخواه باشد . خروجی مرجع كه به ازای هر چرخش یك بار رخ می دهد و در مواردی كاربرد دارد كه نیاز به یك مرجع مطلق باشد ، به طور مثال سیستم های موقعیت سنج .

نوع اپتیكال (‌نوری ) انكدرها در مواردی كاربرد دارند كه با RPM های بالاتر (سرعت‌های بالا) مواجه باشیم و یا در مواردی كه درجة دقت بسیار بالا مورد نیاز باشد.

انكدرهای افزایشی به منظور دنبال نمودن حركت به كار می رود . به علاوه آنها می توانند برای تعیین موقعیت وسرعت نیز به كار روند كه این سرعت می تواند سرعت خطی و یا چرخشی باشد. توانایی تشخیص جهت این انكدرها امكان اندازه گیری های بسیار دقیق درموارد مختلف را به وجود می آورد .