رمزگذارها توضیح داده شده: اصول، انواع و کاربردهای صنعتی

نمای کلی رمزگذار

انکودر یک دستگاه الکترومکانیکی است که بر روی شفت موتور نصب شده است که سرعت و موقعیت موتور را با خروجی پالس های دیجیتال ردیابی و بازخورد می دهد. اصل کار اصلی آن به شرح زیر است: با شمارش پالس های تولید شده توسط رمزگذار، سیستم می تواند جابجایی موقعیت فعلی موتور را نسبت به آخرین موقعیت شناخته شده محاسبه کند و در نتیجه بررسی کند که آیا موتور دقیقاً به موقعیت هدف رسیده است یا خیر.

ساختار اصلی یک رمزگذار شامل یک منبع نور، یک دیسک (دیسک کد) با شکاف های حک شده در لبه آن و یک گیرنده نور است. هنگامی که دیسک کد همراه با شفت موتور می چرخد، شکاف ها منبع نور ثابت پیوسته را به یک سری فلاش می ریزند. گیرنده نور این تغییرات بین نور و تاریکی را تشخیص می دهد و آنها را به سیگنال های پالس موج مربعی دیجیتال تبدیل می کند که سپس به کنترل کننده اصلی خروجی می شود. اگر وضوح انکودر با وضوح گام موتور مطابقت داشته باشد، رمزگذار برای هر مرحله از حرکت موتور یک پالس متناظر ایجاد می کند.

I. رمزگذارهای افزایشی

1. اصل کاری و سیگنال های خروجی

یک رمزگذار افزایشی با تولید یک سری پالس در حین حرکت عمل می کند. دیسک کد آن دارای شکاف هایی با توزیع یکنواخت است. هنگامی که شفت می چرخد، یک پیکاپ فوتوالکتریک ثابت تغییرات در نور عبوری را تشخیص می دهد و یک توالی پالس پیوسته را خروجی می دهد. یک رمزگذار افزایشی استاندارد معمولاً دو سیگنال موج مربعی- با اختلاف فاز 90 درجه (کانال A و کانال B) ارائه می‌کند که به عنوان "سیگنال‌های مربعی" شناخته می‌شوند. رابطه فاز بین این دو سیگنال برای تعیین دقیق جهت چرخش استفاده می شود.

2. نسبیت اطلاعات موقعیت و-مشکل از دست دادن قدرت

خروجی یک رمزگذار افزایشیجابجایی نسبیاطلاعات به جای موقعیت مطلق پس از روشن شدن سیستم، رمزگذار شروع به شمارش و خروجی پالس ها می کند و یک شمارنده یا کنترل کننده خارجی این پالس ها را برای محاسبه موقعیت فعلی جمع می کند. با این حال، هنگامی که برق قطع شود، خروجی پالس متوقف می شود و اگر مقدار شمارش ذخیره شده خارجی قدرت پشتیبان نداشته باشد، از بین خواهد رفت. پس از بازیابی برق، رمزگذار نمی تواند به طور خودکار موقعیت شفت فعلی را بداند و مقدار شمارش دوباره از صفر شروع می شود.

3. وجوب منزل (بازگشت به مرجع)

با توجه به ویژگی‌های فوق، سیستم‌هایی که از رمزگذارهای افزایشی استفاده می‌کنند، باید هر بار که بعد از قطع برق راه‌اندازی یا راه‌اندازی مجدد می‌شوند، عملیات «خانه» را انجام دهند. این عمل معمولاً موتور را به حرکت وا می دارد تا زمانی که یک نقطه مرجع فیزیکی از پیش تعریف شده مانند یک کلید محدود، یک کلید مغناطیسی یا پالس شاخص فاز Z- روی دیسک رمزگذار فعال شود. هنگامی که این نقطه پیدا شد، سیستم شمارنده موقعیت را روی یک مقدار شناخته شده بازنشانی یا تنظیم می کند، که سپس به عنوان مرجع مطلق برای تمام حرکت های بعدی عمل می کند.

4. مزایا، معایب و کاربردها

مزایا:ساختار نسبتا ساده، هزینه کم و قابلیت اطمینان بالا.
معایب:اطلاعات موقعیت پس از خاموش شدن{0}}از بین می‌رود و به عملیات خانه‌سازی بستگی دارد. قابلیت ضد-تداخل نسبتاً ضعیف است و پالس های نویز ممکن است به اشتباه در موقعیت شمارش شوند.
راه حل:برای برنامه‌هایی که نیاز به حفظ موقعیت پس از خاموش کردن{0}} دارند، می‌توان از باتری پشتیبان برای تامین برق پیشخوان یا واحد ذخیره‌سازی استفاده کرد.

II. رمزگذارهای مطلق

1. اصل اصلی: رمزگذاری موقعیت مطلق منحصر به فرد

ویژگی اساسی یک رمزگذار مطلق این است که به هر موقعیت مکانیکی روی دیسک کد آن a اختصاص داده شده استکد دیجیتال منحصر به فرد. این معمولاً با ساخت چندین مسیر کد متحدالمرکز روی دیسک (هر آهنگ یک بیت باینری را نشان می دهد) و با استفاده از چندین سنسور فوتوالکتریک مستقل به دست می آید. بنابراین، حتی زمانی که ثابت یا خاموش باشد، سیگنال خروجی مستقیماً با موقعیت زاویه ای مطلق شفت مطابقت دارد.

2. حفظ موقعیت پس از خاموش شدن{1}}خاموش شدن و دسترسی فوری هنگام روشن شدن-

از آنجایی که اطلاعات موقعیت به طور منحصربه‌فردی توسط الگوی فیزیکی دیسک کد تعیین می‌شود، یک رمزگذار مطلق پس از خاموش شدن{0}} موقعیت خود را از دست نمی‌دهد. هنگامی که سیستم دوباره روشن می‌شود، کنترل‌کننده می‌تواند فوراً کد موقعیت مطلق فعلی را بدون انجام هیچ عملیاتی بخواند و به "روشن-روشن و آماده برای استفاده--استفاده شود"، که کارایی راه‌اندازی و ایمنی را تا حد زیادی بهبود می‌بخشد.

3. انواع-پیچ و چند{2}}تک پیچ

رمزگذارهای مطلق -تک چرخشییک مقدار موقعیت منحصر به فرد را در یک چرخش 360 درجه ارائه می دهد و برای برنامه هایی مناسب است که محدوده سفر کمتر از یک دور باشد.
رمزگذارهای مطلق چند-چرخشینه تنها یک مقدار منحصر به فرد در یک دور ارائه می دهد، بلکه تعداد دورها را از طریق گیربکس داخلی یا مکانیزم شمارش الکترونیکی نیز ثبت می کند. آنها می توانند موقعیت مطلق جهانی را در چندین پیچ (مثلاً تا 4096 دور) ارائه دهند و برای برنامه های موقعیت یابی در سفرهای طولانی- مناسب هستند.

4. سیگنال ها و مزایا

کد خروجی:معمولاً از کد خاکستری استفاده می شود که در آن فقط یک بیت بین موقعیت های مجاور تغییر می کند و به طور موثر از خطاهای خواندن جلوگیری می کند.
قابلیت ضد تداخل-:موقعیت با خواندن فوری الگوی دیسک کد تعیین می شود، بنابراین پالس های نویز الکتریکی گاه به گاه جمع نمی شوند و در نتیجه ایمنی قوی نسبت به نویز ایجاد می شود.
ایمنی و انعطاف پذیری بالا:موقعیت را می توان بلافاصله در هنگام روشن شدن{0}}تأیید کرد و از خطرات ناشی از شروع از یک موقعیت ناشناخته جلوگیری کرد. هر نقطه می تواند به عنوان یک مرجع قابل برنامه ریزی استفاده شود و طراحی سیستم را انعطاف پذیرتر کند.

III. رمزگذارهای مطلق مکانیکی (نوع مغناطیسی)

این نوع جدیدی از راه حل سنجش موقعیت مطلق است که بر اساس اصول حسگر مغناطیسی است که حافظه خاموش{0} را با تحمل محیطی بالا ترکیب می کند.

1. تک-اصل تشخیص موقعیت گردش

هسته آن شامل یک آهنربای مرکب ویژه است که در مرکز شفت موتور (با مغناطش دوقطبی در مرکز و مغناطش چند قطبی در حاشیه) و حسگرهای مغناطیسی مقاومتی مربوطه نصب شده است. سنسور می خواندجهتاز میدان مغناطیسی مرکزی برای به دست آوردن یک زاویه مطلق درشت (مثلاً به 180 درجه تفکیک شده) و در همان زمانتغییرات فازمیدان مغناطیسی محیطی با چگالی بالا-برای به دست آوردن زیربخش زاویه ای با وضوح بالا. با ترکیب این دو، می توان موقعیت دقیق تک-گردش را محاسبه کرد.

2. چند{1}}اصل تشخیص موقعیت گردش

برای دستیابی به تشخیص موقعیت مطلق چند-پیچ، سیستم یک قطار دنده دقیق را معرفی می‌کند. چرخ دنده اصلی روی شفت موتور نصب می شود و به دنبال آن یک سری چرخ دنده های کاهش با نسبت دندانه های خاص دنبال می شود. هر دنده مجهز به آهنربا و سنسور مخصوص به خود است.

اصل کار:هنگامی که شفت موتور می چرخد، هر دنده با سرعت متفاوتی می چرخد. آهنرباهای روی این چرخ دنده ها ترکیب منحصر به فردی ازاختلاف فازمربوط به موقعیت های آنها این سیستم فاز شار مغناطیسی هر چرخ دنده را تشخیص می‌دهد و با رمزگشایی این مجموعه از تفاوت‌های فاز، می‌تواند موقعیت مکانیکی مطلق محور موتور را در محدوده‌ای تا چندین هزار دور تعیین کند.
ویژگی های طراحی:شمارش دندانه های چرخ دنده به گونه ای طراحی شده اند که ترکیب اختلاف فاز تنها پس از رسیدن به حداکثر تعداد چرخش قابل تشخیص (مثلاً 1800 دور) تکرار می شود و در نتیجه از منحصر به فرد بودن کد موقعیت اطمینان حاصل می شود. چرخ دنده ها فقط برای تشخیص استفاده می شوند و هیچ بار قدرتی ندارند. آنها از مواد رزینی خود روان کننده- ساخته شده اند که عمر طولانی را تضمین می کنند.

3. مزایای اصلی و سناریوهای کاربردی

بدون باتری، حافظه دائمی:اطلاعات موقعیت توسط موقعیت فیزیکی چرخ دنده های مکانیکی و الگوهای آهنربا تعیین می شود و حتی پس از از دست دادن کامل توان هرگز از بین نمی رود.
تحمل محیطی بالا:بدون اجزای نوری دقیق و طراحی حسگر مغناطیسی کاملا محصور، مقاومت بسیار بهتری در برابر گرد و غبار، آلودگی روغن، تراکم، لرزش و شوک های دمایی خاص نسبت به رمزگذارهای نوری ارائه می دهد.
تعادل بین هزینه و قابلیت اطمینان:اگرچه رزولوشن ممکن است با کدگذارهای اپتیکال{{0}سطح برتر مطابقت نداشته باشد، اما ساختار قوی، قابلیت اطمینان بالا و طراحی رایگان{1}}باتری رایگان-آن را به انتخابی ایده‌آل برای برنامه‌های صنعتی که دوام، ایمنی و حذف باتری را می‌طلبند، تبدیل کرده است.

IV. خلاصه و مرجع انتخاب

نتیجه گیری

برای موتورهای پله‌ای حلقه باز-یا سیستم‌های سروو استاندارد،رمزگذارهای افزایشیبه دلیل هزینه{0}}اثربخشی بالا، گزینه اصلی باقی می مانند. در برنامه‌هایی که نیاز به «روشن-روشن و آماده--استفاده، ایمنی بالا، یا موقعیت‌یابی پیچیده دارند،رمزگذارهای مطلقضروری هستند. در میان راه حل های مطلق،رمزگذارهای مطلق مکانیکیبه مهندسان یک جایگزین قدرتمند ارائه می‌کند که می‌تواند طراحی سیستم را ساده‌سازی کند و قابلیت اطمینان طولانی‌مدت را بهبود بخشد.حافظه دائمی رایگان-ودوام صنعتی عالی.