انکودر صنعتی چیست؟ | انواع، کاربرد و برندهای سازنده اینکودر

انکودر یکی از عناصر اساسی در صنعت الکترونیک و مکانیک به شمار می‌آید و نقش بسیار حیاتی در اندازه‌گیری و کنترل حرکت دارد. این دستگاه‌های حسگر، اطلاعات مربوط به موقعیت، سرعت یا حتی گشتاور را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌کنند، که در ادامه به منظور کنترل دقیق دستگاه‌ها و سیستم‌ها به کار می‌روند. انکودرها در بسیاری از حوزه‌ها مانند رباتیک، خودروسازی، تولید و حتی در صنایع پزشکی استفاده می‌شوند. این مقاله به بررسی مفهوم انکودر، انواع مختلف آن و کاربردهای گسترده این دستگاه پرداخته و نقش اساسی آن در بهبود عملکرد سیستم‌های مختلف را مورد بررسی قرار می‌دهد.

درصورتی که به دنبال آشنایی بیشتر با انکودر و انواع آن هستید و می خواهید در مورد اهمیت این دستگاه در صنایع مختلف آشنا شوید تا انتهای مقاله با ما همراه باشید.

در این محتوا، ما سعی می‌کنیم به سوالات شما پاسخ دهیم. با ما همراه باشید و با خیالی آسوده، انکودر مناسب برای پروژه‌ خود را پیدا کنید.

انکودر چیست؟

انکودر دستگاهی است که حرکت یا موقعیت یک شفت (جسم) یا سیستم مکانیکی را به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌کند. این دستگاه اطلاعاتی در مورد جابه‌جایی، جهت یا سرعت اجزای مکانیکی را در اختیار ما قرار می‌دهد. انکودرها در انواع مختلفی و با اصول کاری متفاوتی مانند انکودرهای نوری، مغناطیسی، خازنی و مقاومتی عرضه بازار می‌شوند. از این دستگاه در انواع صنایع و سیستم‌ها مانند، برنامه‌های صنعتی، رباتیک، خطوط تولید، و سیستم‌های کنترل حرکت به کار می رود.

کاربرد انکودر

انکودرها به عنوان حسگرهای حرکت و موقعیت در انواع صنایع و سیستم‌ها استفاده می‌شوند. برخی از کاربردهای انکودر عبارتنداز؛

• صنعت خودروسازی: انکودرها در خودروها به منظور اندازه‌گیری سرعت چرخاندن چرخ‌ها و موقعیت اجزای مکانیکی مانند موتورها و دنده‌ها استفاده می‌شوند. این اطلاعات اهمیت زیادی در کنترل سیستم‌های ترمز، گیربکس، و سیستم‌های موتور دارند.
• صنعت رباتیک: در رباتیک، انکودرها جهت اندازه‌گیری موقعیت و حرکت اندام‌های ربات، مانند مفاصل و اندام‌های دستی به کار می‌روند. این اطلاعات حیاتی برای دقت و کارکرد بهینه ربات‌ها بسیار پر اهمیت می باشد.
• خطوط تولید و ماشین‌آلات: در صنایع تولید، انکودر به کنترل موقعیت و سرعت اجزای ماشین‌آلات کمک می‌کند.
• سیستم‌های کنترل حرکت: از انکودر در سیستم‌های کنترل حرکت برای تعیین موقعیت و سرعت محرک‌ها استفاده می‌شود. این اطلاعات در راهبردهای هوشمند سیستم‌های حمل و نقل و لجستیک نقش مهمی ایفا می‌کند.
• پزشکی: در تجهیزات پزشکی مانند دستگاه‌های عکس‌برداری، انکودر به منظور تعیین موقعیت دقیق و حرکت صحیح اجزا مورد استفاده قرار می‌گیرد.
• هواپیما و صنایع هوافضا: در صنعت هوانوردی و فضایی، انکودر برای کنترل موقعیت و حرکت اجزا مختلف هواپیماها مورد استفاده قرار می‌گیرد.
• اتوماسیون صنعتی: در هرگونه سیستم اتوماسیون صنعتی که نیاز به کنترل دقیق و هماهنگ حرکت دارد، انکودرها جایگاه خود را دارند.

با این تنوع کاربردها، انکودرها به عنوان یکی از ابزارهای اساسی در صنعت و فناوری مدرن محسوب می‌شوند.

اهمیت انکودر در صنعت و کنترل

انکودرها به عنوان ابزاری بسیار حیاتی در صنعت و سیستم‌های کنترلی شناخته می‌شوند و نقش بسیار مهمی در بهبود عملکرد و دقت اندازه‌گیری حرکت دارند.

1. اندازه‌گیری دقیق موقعیت: انکودر با دقت بالا و قابلیت اندازه‌گیری دقیق موقعیت و زوایا، امکان کنترل دقیق حرکات را فراهم می‌کند. این ویژگی اهمیت زیادی در صنایعی که نیاز به کنترل دقیق مکانیزم‌ها دارند، برخوردار است.
2. افزایش دقت و سرعت: استفاده از انکودرها در سیستم‌های کنترلی، دقت و سرعت در انجام حرکات را بهبود می‌بخشد. این امکان به کنترلرها و سیستم‌های اتوماتیک کمک می‌کند تا با دقت بیشتری به دستورات ورودی پاسخ دهند.
3. بازخورد و کنترل حلقه بسته: انکودرها به عنوان عناصر بازخوردی در سیستم‌های کنترلی عمل می‌کنند. اطلاعاتی که از طریق اینکودر به کنترلر ارائه می‌شود، امکان بهبود و تنظیم بهتر کنترل حلقه بسته را می‌دهد.
4. کاربردهای گسترده: انکودرها در صنایع مختلفی از جمله خودروسازی، رباتیک، تولید، CNC، پزشکی و غیره کاربردهای گسترده‌ای دارند. این تنوع در کاربردها نشان از اهمیت وسیع این دستگاه‌ها در زمینه های مختلف دارد.
5. افزایش بهره‌وری و کاهش خطا: با داشتن اطلاعات دقیق از موقعیت و حرکات سیستم، انکودرها به کنترل سیستم‌ها کمک می‌کنند تا خطاها کاهش یابند و بهره‌وری کلی سیستم افزایش پیدا کند.

بنابراین، انکودرها به عنوان یکی از عناصر اساسی در سیستم‌های کنترلی، نقش بسیار حیاتی در بهبود کارایی و دقت سیستم‌ها و ماشین‌آلات دارند.

انواع انکودر

انکودر با توجه به کارایی هایی که در صنایع مختلف دارد و نقش های متفاوتی که ایفا می‌کند، در انواع مختلفی تولید و روانه بازار می‌شود.

انکودر افزایشی (Incremental Encoder)

انکودر افزایشی نوعی انکودر می‌باشد که در هر حرکت، پالس‌های خروجی افزایش می‌یابد. این انکودرها به موقعیت نسبی اجسام نسبت به یک نقطه مرجع اشاره دارند. از پالس‌های افزایشی برای محاسبه سرعت و جابه‌جایی در کنترل موتورها، رباتیک و سیستم‌های پوزیشنینگ استفاده می‌شود.

انکودر مطلق (Absolute Encoder)

انکودرهای مطلق موقعیت مطلق دقیق اجسام را نسبت به یک موقعیت اولیه مشخص می‌کنند. این انکودرها در هر لحظه موقعیت دقیق جسم را بدون نیاز به تنظیم اولیه، به کنترلر ارائه می‌دهند. کاربرد این انکودرها در صنایعی که نیاز به دقت بسیار بالا در اندازه‌گیری موقعیت دارند (مانند دستگاه‌های پزشکی و سیستم‌های هواپیمایی)، می باشد.

انکودر خطی (Linear Encoder)

انکودرهای خطی به منظور اندازه‌گیری موقعیت خطی یا حرکت به طول یک مسیر خطی استفاده می‌شوند. این انکودرها از انواع مختلفی از جمله انکودرهای نوری، مغناطیسی و مقاومتی تشکیل شده‌اند. انکودرهای خطی در سیستم‌های CNC، ماشین‌آلات تولید و دستگاه‌های اندازه‌گیری دقیق کاربرد دارند.

انکودر مغناطیسی (Magnetic Encoder)

انکودرهای مغناطیسی از حسگرهای مغناطیسی برای اندازه‌گیری حرکت و موقعیت استفاده می‌کنند. این انکودرها مقاومت بالایی نسبت به شرایط محیطی مختلفی نظیر آلودگی و لرزش دارند. کاربردهای این انکودرها در موتورهای الکتریکی، خودروها و سیستم‌های کنترل حرکتی می‌باشند.

انکودر نوری (Optical Encoder)

انکودرهای نوری از منابع نوری و الگوهای مدرج به منظور ایجاد سیگنال‌های خروجی جهت اندازه‌گیری حرکت و موقعیت استفاده می‌کنند. این انکودرها به دقت بالا و قابلیت استفاده در سرعت‌های بالا معروف هستند. کاربردهای آنها در رباتیک، ماشین‌آلات CNC و سیستم‌های کنترل پروسه صنعتی می‌باشد.

انکودر خازنی (Capacitive Encoder)

انکودرهای خازنی از تغییرات خازن موجود در یک مدار خازنی، برای اندازه‌گیری حرکت و موقعیت استفاده می‌کنند. این انکودرها معمولاً در محیط‌های صنعتی با شرایط محیطی خاص استفاده می‌شوند. کاربردهای آنها شامل صنایع پتروشیمی، نفت و گاز، و صنایع با محیط‌های خاص می‌باشد.

انکودر سینوسی

انکودرهای سینوسی از سیگنال‌های سینوسی به منظور اندازه‌گیری موقعیت و حرکت استفاده می‌کنند. این انکودرها با دقت بالا و خطا کم مناسب برای سیستم‌هایی که نیاز به اندازه‌گیری دقیق موقعیت دارند، مانند CNC، رباتیک صنعتی و ماشین‌آلات دقیق مناسب هستند.

بررسی بخش های داخلی انکودر

۱. بدنه: بدنه انکودر عمدتاً بخشی شامل محافظ و سازگار با محیط می‌باشد. این بخش معمولاً از موادی مقاوم در برابر ضربه و در شرایط محیطی خاصی ساخته می‌شود. بدنه انکودر نقش مهمی در محافظت از قسمت‌های حساس درونی انکودر دارد و از دستگاه در برابر آلودگی، لرزش، و شرایط محیطی آسیب‌زا حفاظت می‌کند.

۲. منبع نور: منبع نور در انکودرهای نوری نقش اساسی دارد. این منبع نور معمولاً یک LED است که نور را ارسال می‌کند. بسته به نوع انکودر و فناوری استفاده شده، منبع نور می‌تواند به شکل‌ها و موارد مختلفی در طراحی انکودر وجود داشته باشد.

۳. دیسک کدگذاری شده: دیسک کدگذاری شده یک بخش اساسی در ساختمان داخلی انکودر می‌باشد. این دیسک ممکن است به صورت دیسک شفاف با الگوهای سیاه و سفید یا مات و شفاف، یا دارای قطبین مغناطیسی برای انکودرهای مغناطیسی باشد. الگوها یا قطبین مغناطیسی بر روی دیسک کدگذاری شده تغییرات موقعیت را کدگذاری می‌کنند.

۴. فوتودیتکتور یا آشکارساز: فوتودیتکتور یا آشکارساز وظیفه دریافت نور از دیسک کدگذاری شده را دارد. بسته به نوع انکودر، این سنسور ممکن است از ترانزیستورهای نوری یا دیگر تکنولوژی‌های حسگر استفاده کند. فوتودیتکتور یا آشکارساز با تحلیل الگوهای نوری، موقعیت را به دقت تعیین می‌کند.

۵. برد الکترونیکی: برد الکترونیکی یا PCB (Printed Circuit Board) شامل مدارهای الکترونیکی است که سیگنال‌های از سنسور و دیگر اجزای انکودر را پردازش کرده و خروجی مربوط به موقعیت یا حرکت را تولید می‌کند. این برد ممکن است شامل المان‌هایی مانند میکروکنترلر، تقویت‌کننده‌ها، و مدارهای منطقی باشد.

۶. شفت: شفت یا ساقه انکودر، قسمتی است که به آن متصل می‌شود و حرکت را از منبعی مانند موتور یا شفت مکانیکی به انکودر انتقال می‌دهد. شفت به صورت مستقیم یا غیرمستقیم (با استفاده از سیستم گیربکس) به قسمت حسگر متصل می‌شود.

این قطعات با همکاری و هماهنگی مناسب درون یک انکودر، امکان اندازه‌گیری دقیق موقعیت و حرکت را فراهم می‌کنند و در بسیاری از صنایع برای کنترل موقعیت، سرعت، و جهت استفاده می‌شوند.

نحوه عملکرد انکودر چگونه است؟

هرکدام یک از انواع انکودرها با توجه به نقشی که در صنایع مختلف ایفا می‌کنند، دارای عملکرد و مزایا و معایب متفاوتی می‌باشند. در ادامه به بررسی مجزا هر انکودر می‌پردازیم.

عملکرد انکودرهای افزایشی

• انکودر افزایشی دارای یک دیسک مدرج می‌باشد که به شفت متصل است.
• نور یا میدان مغناطیسی از یک فرستنده در یک سمت به یک گیرنده در سمت مقابل می‌پردازد.
• هرگاه دیسک چرخش کند، تغییرات در نقاط مدرج باعث ایجاد پالس‌های الکتریکی می‌شود.
• مشخصه این انکودرها این است که موقعیت ابتدایی را ارائه نمی‌دهند، بلکه تغییرات نسبت به موقعیت ابتدایی را نشان می‌دهند.
• از لحاظ هزینه، معمولاً ارزان‌تر هستند.
• معمولاً ساده‌تر هستند و نصب و راه‌اندازی آنها آسان‌تر است.
• برای تعیین موقعیت مطلق نیاز به یک نقطه ابتدایی دارند.
• اگر در حین عملکرد تغییراتی در موقعیت ایجاد شود، ممکن است اطلاعات موقعیت از دست بروند.

عملکرد انکودرهای مطلق

• این انکودرها به طور معمول از یک دیسک مدرج به همراه حلقه‌های سنسور استفاده می‌کنند.
• هر موقعیت روی دیسک به یک کد دقیق متناظر با آن نقطه اختصاص دارد.
• سنسورها این کدها را تشخیص داده و موقعیت دقیق انکودر را تعیین می‌کنند.
• تغییرات در موقعیت یک مفهوم مطلق و انحصاری را ایجاد می‌کند.
• بدون نیاز به نقطه ابتدایی برای تعیین موقعیت می باشد.
• امکان خاموش و روشن کردن دستگاه بدون از دست دادن اطلاعات موقعیت دارد.
• هزینه‌های بالاتری نسبت به انکودر افزایشی دارد.
• پیچیدگی بیشتر در ساخت و نصب دارد.
• احتمال وجود نرخ خطای بیشتر در اندازه‌گیری موقعیت وجود دارد.

انکودر خطی (Linear Encoder)

• برای اندازه‌گیری حرکت خطی در یک محدوده خطی استفاده می‌شود.
• ممکن است از فناوری‌های مختلفی مانند مغناطیسی، نوری یا مقاومتی استفاده کند.
• تغییرات در حرکت خطی، سیگنال‌هایی را تولید می‌کند که به موقعیت خطی متناظر با آن اشاره می‌کند.

انکودر نوری (Optical Encoder)

• با استفاده از پرتوهای نوری (مثل LED) برای انتقال اطلاعات به گیرنده (فوتودیتکتور) فعالیت می‌کند.
• اطلاعات موقعیت و سرعت حرکت شفت از تغییرات در نور و تاریکی تولید شده توسط دیسک مدرج یا سایر سازه‌ها استخراج می‌شود.

هر نوع انکودر دارای کاربردهای مختلفی است و با توجه به نوع ویژگی‌های مورد نیاز، از یکی از این انکودرها استفاده می‌شود.

تفاوت انکودر با دیکودر

دیکودر مداری است که به منظور تبدیل یک کد به مجموعه‌ای از سیگنال‌ها استفاده می‌شود. عمدتاً دیکودرها معکوس کار انکودرها فعالیت می کنند. این بدان معناست که از یک ورودی کد شده، خروجی را بازیابی می‌کنند. دیکودرها بسیار ساده طراحی شده‌اند و معمولاً یک به یک با انکودرها درارتباط می باشد. در حوزه مدارهای منطقی، دیکودرها وظیفه ترجمه کدهای ورودی را به یک مجموعه سیگنال مناسب بر عهده دارند. برخی از تفاوت های انکودر با دیکورد شامل؛

• انکودر تبدیل اطلاعات به یک فرمت یا کد دیگر است، در حالی که دیکودر کدهای ورودی را بازیابی و ترجمه می‌کند.
• انکودر در تولید یک خروجی متناظر یا متفاوت با ورودی فعالیت می کند، در حالی که دیکودر وظیفه بازیابی اطلاعات از یک کد ورودی را برعهده دارد.
• انکودرها بالعکس دیکودرها به عنوان ورودی یک مجموعه اطلاعات یا سیگنال را می‌پذیرند و به یک کد یا فرمت خروجی تبدیل می‌کنند.
• هر انکودر ممکن است از فناوری‌های مختلفی مانند نوری، مغناطیسی یا مکانیکی استفاده کند.  در حالی که دیکودرها اغلب ساختار ساده‌تری دارند.

این دو واحد مهم در علوم کامپیوتر، الکترونیک، و ارتباطات برای ترجمه و ارتباط داده‌ها از اهمیت بالایی برخوردار می‌باشند.

برندهای تولید کننده انکودر

برترین برندهای تولید کننده انکودر عبارتند از:

• Hohner : کمپانی Hohner تولید کننده طیف وسیعی از انکودر افزایشی هالو شفت، از قطر 4 تا 42 میلی متر، انکودر مینیاتوری از قطر 24 میلی متر تا انکودر کاربرد سنگین با قطر 90 میلی متر و همچنین لوازم جانبی بسیاری برای تنظیم صحیح از طریق انکودر بر روی دستگاه‌های صنعتی می‌باشد.

برای نمونه انکودر افزایشی هوهنر، پالس هایی را برای تعیین سرعت، طول و موقعیت تولید می کند. انواع مختلفی از اینکودر افزایشی و انکودر ابسولوت Hohner با پالس های متفاوت و قابل برنامه ریزی توسط این شرکت ساخته شده و عرضه می گردد.

• Heidenhain : یکی از پیشروان در زمینه تولید انکودر می‌باشد. انکودرهای هایدن هاین با دقت بالا، پایداری عملکرد و قابلیت اطمینان بالا شناخته می‌شوند. این شرکت طیف گسترده‌ای از انکودرهای افزایشی و مطلق با انواع مختلف رزولوشن و توانایی‌ها تولید می‌کنند.

• Renishaw : یکی دیگر از برندهای معتبر در حوزه انکودر می باشد. انکودرهای این شرکت از جمله دقیق‌ترین و پیشرفته‌ترین انکودرها در بازار هستند. در این شرکت طیف وسیعی از انکودرهای مطلق و افزایشی با رزولوشن بالا و امکانات متنوع تولید می‌شود.
• Sick : یکی دیگر از برندهای معتبر در زمینه انکودرها است، که انواع مختلفی از انکودرهای صنعتی با دقت بالا و قابلیت‌های ویژه تولید می‌کند. انکودرهای این شرکت به عنوان راه حل‌هایی برای کاربردهای صنعتی و اتوماسیون شناخته می‌شوند.
• Baumer : یک تولید کننده برجسته از انکودرها و سنسورهای صنعتی است. محصولات این شرکت شامل انکودرهای افزایشی و مطلق با دقت بالا، مقاومت در برابر شرایط سخت محیطی و طول عمر بالا هستند.
• Omron : یکی از بزرگترین تولید کنندگان سنسورها و انکودرهای صنعتی می باشد. انکودرهای این شرکت با دقت بالا، پایداری عملکرد و قابلیت اطمینان مورد توجهی قرار می‌گیرند و برای کاربردهای صنعتی گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرند.

خرید انکودر

به منظور خرید مناسب ترین انکودر برای صنعت مدنظر خود به نکات زیر توجه نمایید.

• نوع انکودر (افزایشی یا مطلق): ابتدا تعیین کنید که نیاز به انکودر افزایشی یا مطلق دارید. انکودر افزایشی تغییرات موقعیت را نشان می‌دهد در حالی که انکودر مطلق موقعیت مطلق را به صورت کد یا عدد نشان می‌دهد.
• رزولوشن (دقت): رزولوشن انکودر به تعداد پالس‌ها در هر دور یا واحد طول می‌پردازد. رزولوشن بیشتر به معنای دقت بیشتر است. مطمئن شوید که رزولوشن انکودر با نیاز شما در یک راستا قرار گرفته باشد.
• نوع ولتاژ خروجی: تعیین کنید که انکودر نیاز به ولتاژ 5 ولت (TTL) یا 24 ولت (HTL) دارد. این ولتاژ خروجی باید با سیستم کنترل شما سازگار باشد.
• مقاومت در برابر شرایط محیطی: اگر انکودر در محیط‌های خاصی مانند محیط‌های صنعتی یا با شرایط دمایی خاص قرار خواهد گرفت، مطمئن شوید که انکودر انتخابی مقاومت کافی را دارد.
• برند و اعتبار تولید کننده: از برندهای معتبر و با سابقه در زمینه تولید انکودرها خرید کنید. برندهایی مانند Heidenhain، Renishaw، Sick و Omron از جمله برندهای ارائه‌دهنده انکودرهای با کیفیت هستند.
• نیاز به ویژگی‌های خاص: اگر نیاز به ویژگی‌های خاصی مانند مقاومت در برابر لرزش، حفاظت در برابر گرد و غبار یا توانایی کار در محدوده دمایی خاص دارید، مطمئن شوید که انکودر این ویژگی‌ها را دارا است.
• پشتیبانی فنی و خدمات پس از فروش: اطمینان حاصل کنید که شرکت فروشنده یا توزیع کننده، خدمات پس از فروش و پشتیبانی فنی مناسبی دارد تا در صورت نیاز به کمک شما بیاید.

در پیمان الکتریک، ما توجه به این نکات را داریم و محصولات با کیفیت و از برندهای معتبر را به مشتریان ارائه می‌دهیم.

قیمت انکودر

قیمت انکودرها متغیر و بستگی به عوامل مختلفی دارد که در انتخاب و خرید این تجهیزات موثر می باشند. برخی از عوامل تأثیرگذار بر قیمت انکودرها عبارتند از:

• نوع انکودر
• رزولوشن (دقت)
• نوع ولتاژ خروجی
• ویژگی‌های خاص
• برند
• سایز و نوع انکودر

با توجه به این موارد، لازم است با تأیید ویژگی‌ها و نیازهای خود، از تأمین‌کنندگان مختلف، قیمت‌ها و مشاوره‌های تخصصی دریافت کنید تا بهترین انتخاب را برای نیازهای خود داشته باشید.

جمع‌بندی

در گذشته، انکودرها به عنوان یک وسیله اندازه‌گیری ساده موقعیت در نظر گرفته می‌شدند، اما با پیشرفت فناوری، نقش و اهمیت آنها به شدت گسترش یافته و به یکی از مهم‌ترین عناصر در علم کنترل و اتوماسیون تبدیل شده‌اند. انواع مختلف انکودرها با قابلیت‌ها و ویژگی‌های منحصر به فرد، مانند انکودرهای افزایشی و مطلق، انکودرهای خطی و دوار، نوری و مغناطیسی، توانسته‌اند در صنایع مختلف به تحقق نقش مؤثری بپردازند. استفاده از انکودرها در سیستم‌ها و دستگاه‌ها، دقت و کارایی را به شکل چشمگیری افزایش داده و در نتیجه، تأثیر مثبتی بر بهره‌وری و عملکرد انواع صنایع داشته است.