انکودر سینوسی چیست؟

انکودر سینوسی نوعی رمزگذار از نوع انکودرهای افزایشی می باشد که با توجه به طیف وسیعی از کاربردهایی که در صنایع گوناگون دارد، به یکی از پرکاربردترین و پراستفاده ترین انکودرهای موجود در بازار تبدیل شده است. حال ممکن است در ذهن شما سوالاتی مطرح شود. برخی از این پرسش ها شامل؛

• انکودر سینوسی چگونه فعالیت می کند؟
• انکودر سینوسی در کجاها به کار می رود؟
• مزایا و معایب انکودر سینوسی نسبت به سایر انکودرها چیست؟

انکودر سینوسی با اندازه گیری موقعیت و جهت، که می تواند به صورت دورانی یا خطی باشد نقش به سزایی در تبدیل فرمت داده ها به یکدیگر دارد. در صورتی که به دنبال آشنایی بیشتری با مفهوم انکودر و رمزگذارهای سینوسی هستید تا انتها با ما همراه باشید…

انکودرچیست؟

در حوزه فناوری اطلاعات و علوم رایانه، انکودر معمولاً به دستگاه، الگوریتم یا فرآیندی گفته می‌شود که داده‌ها را از یک فرمت به فرمت دیگری تبدیل می‌کند. انکودرها در زمینه های مختلف می‌تواند کاربردهای گوناگونی داشته باشد. برای مثال در زمینه سیستم های ارتباطی، انکودر دستگاه یا الگوریتمی است که اطلاعات را به منظور انتقال یا ذخیره سازی از یک فرمت به فرمت دیگر تبدیل می کند. در ارتباطات دیجیتال، انکودر صوتی ممکن است سیگنال های صوتی آنالوگ را به منظور انتقال یا ذخیره به فرمت دیجیتال تبدیل کند.

انکودرها اغلب در فشرده سازی داده ها به منظور کاهش اندازه فایل ها یا جریان داده ها استفاده می شوند. الگوریتم‌های فشرده‌سازی، اطلاعات را به شیوه‌ای کارآمدتر کدگذاری می‌کنند و امکان نمایش همان اطلاعات را با استفاده از بیت‌های کمتر فراهم می‌کنند.

 در زمینه یادگیری ماشین و شبکه های عصبی، انکودر به عنوان رمزگذار خودکار محسوب می‌شود. انکودر خودکار نوعی شبکه عصبی مصنوعی است که به منظور یادگیری بدون نظارت استفاده می شود. این موضوع شامل انکودری است که داده های ورودی را به یک نمایش با ابعاد پایین تر فشرده می کند و یک انکودر که ورودی را از این نمایش بازسازی می کند.

انکودرها براساس کاربرد به انواع مختلفی دسته بندی می‌شوند. انکودر سینوسی یکی از انواع این ابزار می‌باشد که در زمینه های گوناگونی به کار می‌رود.

انکودر سینوسی چگونه عمل می‌کند؟

انکودر سینوسی نوعی انکودر افزایشی محسوب می‌شود که موقعیت و جهت دورانی یا خطی را اندازه‌گیری می‌کنند. این حسگرها به عنوان سیستم های بازخوردی به کار می‌روند.

انکودر سینوسی یک حسگر موقعیت است که از فناوری سنجش نوری یا مغناطیسی برای اندازه‌گیری موقعیت و جهت دوران یا حرکت خطی استفاده می‌کند. این نوع انکودر بر اساس تغییرات سینوسی (مانند تابع سینوس یا کسینوس) در سیگنال خروجی خود، اطلاعات موقعیت را ارائه می‌دهد.

تولید سیگنال سینوسی و کسینوسی

انکودر سینوسی دو سیگنال خروجی اصلی تولید می‌کند که به عنوان A و B شناخته می‌شوند. این دو سیگنال به صورت موازی تولید می‌شوند و با یک ربع اختلاف فاز (90 درجه) نسبت به یکدیگر قرار می گیرند. این سیگنال‌ها معمولاً به عنوان “سینوس و کسینوس” یا “I و Q” نیز نامیده می‌شوند.

تغییرات در موقعیت

هنگامی که انکودر سینوسی در حال حرکت است (در دوران یا حرکت خطی)، تغییرات در موقعیت باعث تغییرات در شکل موج سینوسی و کسینوسی می‌شود.

تحلیل سیگنال خروجی

 از این تغییرات در شکل موج، می‌توان موقعیت و جهت دوران یا حرکت را استخراج کرد. تحلیل فاز و فرکانس این سیگنال‌ها اطلاعات دقیقی از موقعیت فعلی را فراهم می‌کند.

استفاده از سیگنال مرجع

برخی از انکودرهای سینوسی ممکن است یک سیگنال مرجع (معمولاً با نام R یا Z) داشته باشند که در یک نقطه خاص از دوره چرخش مقدار آن بیشینه می‌شود. این سیگنال به عنوان نقطه مرجع به منظور تعیین موقعیت مطلق در یک دوره استفاده می‌شود.

به طور کلی، انکودر سینوسی از تغییرات در شکل موج سینوسی و کسینوسی برای ارائه اطلاعات موقعیت دقیق و پایدار استفاده می‌کند.

مزایا و معایب انکودر سینوسی

انکودر سینوسی با توجه به کاربردهای گوناگونی که دارد، دارای مزیت‌های بسیاری نیز می باشد. برخی از مهم ترین مزایا و معایب انکودر سینوسی عبارتند از؛

مزایا انکودر سینوسی

• دقت بالا: انکودرهای سینوسی به دلیل استفاده از سیگنال‌های سینوسی و کسینوسی دارای دقت بالا در اندازه‌گیری موقعیت می باشند.
• رزولوشن بالا: این انکودرها می‌توانند رزولوشن بالایی در اندازه‌گیری حرکت و موقعیت ارائه دهند.
• پایداری در سرعت بالا: با توجه به ساختار سینوسی، انکودرهای سینوسی معمولاً پایداری خوبی در سرعت‌های بالا دارند.
• قابلیت تشخیص جهت: با داشتن دو سیگنال سینوسی و کسینوسی که با یکدیگر هم فاز هستند، انکودرهای سینوسی قادر به تشخیص جهت حرکت می باشند.
• کمترین اثر نویز: از آنجا که سیگنال‌های سینوسی و کسینوسی معمولاً به صورت آنالوگ هستند، تکنیک‌هایی مانند سیگنالینگ دیفرانسیل می‌توانند به منظور کاهش اثرات نویز مورد استفاده قرار می‌گیرند.

معایب انکودر سینوسی

در کنار مزایا قابل توجه انکودر سینوسی برخی از معایب آن، شامل؛

• پیچیدگی مدارات: مدارات سینوسی نسبت به انکودرهای دیجیتالی، معمولاً پیچیده‌تر هستند که ممکن است به مشکلات تولید، نگهداری و اندازه‌گیری افزوده شود.
• قیمت بالا: به دلیل پیچیدگی مدارات و دقت بالا، انکودرهای سینوسی ممکن است قیمت بالایی داشته باشند.
• حساسیت به محیط: از آنجا که سیگنال‌های آنالوگ در انکودرهای سینوسی برخوردار از حساسیت به نویز محیطی هستند، ممکن است در محیط‌های صنعتی با شرایط سخت تر مواجه شوند.
• پردازش سیگنال‌ها: پردازش سیگنال‌های سینوسی و کسینوسی نیازمند تجهیزات پردازشی مناسب است که ممکن است هزینه‌های اضافی به دنبال داشته باشد.
• حساسیت به اختلالات الکترومغناطیسی (EMI): ممکن است سیگنال‌های آنالوگ در انکودرهای سینوسی به اختلالات الکترومغناطیسی حساس باشند و نیاز به اقدامات خاصی برای مقابله با آنها داشته باشند.

در نهایت، انتخاب انکودر مناسب بر اساس نیازها و شرایط خاص کاربرد و ویژگی ها و مشخصه های فنی آن صورت می گیرد.

کاربردهای انکودر سینوسی

انکودر سینوسی کاربردهای بسیاری در صنایع و سیستم های مختلفی دارد، که در آن اندازه گیری دقیق موقعیت، سرعت یا جابجایی زاویه ای ضروری می باشد. برخی از کاربردهای رایج انکودر سینوسی عبارتنداز؛

ساخت و اتوماسیون

انکودر سینوسی به طور گسترده‌ای در کارخانه های تولیدی و سیستم های خودکار به منظور کنترل موقعیت و سرعت ماشین آلات مانند تسمه نقاله، بازوهای رباتیک، ماشین های CNC و خطوط مونتاژ استفاده می شود.

سیستم های کنترل حرکت

انکودر سینوسی نقش مهمی در برنامه های کاربردی کنترل حرکت ایفا می کند و به سرعت بازخوردی را به سیستم های کنترلی برای موقعیت یابی دقیق و کنترل سرعت در رباتیک و ماشین آلات خودکار ارائه می دهد.

بازخورد موتور

معمولاً در موتورها برای ارائه بازخورد به منظور کنترل حلقه بسته از انکودر سینوسی استفاده می‌کنند. این در کاربردهایی مانند سرور موتورها، که در آن کنترل دقیق سرعت و موقعیت مورد نیاز است، حیاتی می‌باشد.

چاپ و بسته بندی

انکودر سینوسی در ماشین های چاپ و بسته بندی به منظور کنترل طول خوراک مواد، حصول اطمینان از عملیات چاپ یا بسته بندی دقیق استفاده می شود.

دستگاه های پزشکی

انکودرها کاربردهای بسیاری در تجهیزات پزشکی مانند پمپ های تزریق، سیستم های جراحی روباتیک و ماشین های تشخیصی دارند.

هوا فضا و دفاع

در کاربردهای هوافضا و دفاعی از انکودر سینوسی در سیستم های ناوبری، سیستم های راداری و سیستم های هدایت موشک به منظور موقعیت یابی دقیق و کنترل حرکت استفاده می شود.

صنعت خودرو

در صنعت خودروسازی، انکودرهای سینوسی در کاربردهای مختلفی از جمله سیستم‌های فرمان، ترمزهای ABS و واحدهای کنترل موتور برای سنجش موقعیت دقیق استفاده می‌شود.

سیستم های رباتیک

ربات ها در صنایع مختلف از انکودر سینوسی به منظور موقعیت یابی دقیق مفصل و کنترل حرکت استفاده می کند که به دقت در اتوماسیون، کمک می کند.

صنعت نفت و گاز

انکودر سینوسی در تجهیزات حفاری و سیستم های خط لوله برای نظارت و کنترل موقعیت استفاده می شود.

ارتباطات

انکودر سینوسی در سیستم های ارتباطی مانند موقعیت یابی بشقاب های ماهواره ای و کنترل آنتن رادیویی برای اطمینان از تراز دقیق آن‌ها استفاده می شود.

ماشین آلات نساجی

انکودر سینوسی در کنترل سرعت و کشش در ماشین آلات نساجی، تضمین بافت دقیق و تولید پارچه نقش می‌تواند تاثیر گذار باشد.

علاوه بر موارد ذکر شده انکودر سینوسی در صنایعی مانند سیستم های نقاله، آسانسور و پله برقی، سیستم های آنتن ماهواره ای و غیره کاربردهای فراوانی دارد.

تفاوت انکودر سینوسی و انکودر مطلق

تفاوت اصلی بین انکودر سینوسی و انکودر مطلق در نوع سیگنال های خروجی آنها و نحوه ارائه اطلاعات موقعیت است. برخی از مهم ترین تفاوت های این دو انکودر عبارتنداز؛

سیگنال های خروجی

 انکودرهای سینوسی سیگنال های آنالوگ سینوسی (و اغلب کسینوس یا مربعات) را تولید می کنند که معمولاً سیگنال های “A” و “B” نامیده می شوند. این سیگنال ها معمولاً امواج سینوسی هستند که اختلاف فاز، یک چهارم بین آنها وجود دارد، اما انکودرهای مطلق سیگنال های دیجیتالی تولید می کنند که مستقیماً موقعیت مطلق شفت رمزگذار را نشان می دهد. خروجی این سیستم معمولاً از چند آهنگ یا بیت تشکیل شده است که هر کدام یک کد دیجیتال منحصر به فرد مربوط به یک موقعیت خاص را ارائه می دهند.

نمایندگی

اطلاعات موقعیت با دامنه و فاز سیگنال های سینوسی نشان داده می شود و دامنه مربوط به فاصله از مبدا می‌باشد. همچنین اختلاف فاز اطلاعاتی را در مورد موقعیت در یک چرخه اندازه گیری می کند. در انکودرهای مطلق اطلاعات موقعیت مستقیماً در قالب کد باینری یا خاکستری کدگذاری می شود و امکان شناسایی فوری موقعیت مطلق را بدون نیاز به پردازش اضافی فراهم می کند.

وضوح و دقت

انکودر سینوسی و مطلق عمدتاً وضوح و دقت بالایی را ارائه می دهند که آن‌ها را برای برنامه هایی که نیاز به موقعیت یابی دقیق دارند مناسب می کند، اما دقت در انکودرهای مطلق تحت تاثیر عولملی مانند انرژی مکانیکی پایین تر می باشد.

عملکرد پویا

انکودر سینوسی می تواند عملکرد دینامیکی خوبی ارائه دهند و اغلب در برنامه های کاربردی با سرعت بالا استفاده می شود در مقابل انکودری به حالت مطلق، پاسخ دینامیکی کمی کندتر در مقایسه با رمزگذارهای سینوسی داشته باشد، اما پیشرفت در فناوری، عملکرد دینامیکی آنها را بهبود بخشیده است.

خرید انکودر سینوسی

به منظور خرید انکودر سینوسی می‌توانید به نکات زیر توجه کنید؛

1. دقت: دقت انکودر سینوسی به عنوان یکی از ویژگی‌های مهم مطرح می‌شود. این به اندازه کوچکترین حرکت یا چرخش که قابل اندازه‌گیری می‌باشد، اشاره دارد.
2. رزولوشن: رزولوشن انکودر به تعداد پالس‌ها در یک دور کامل (یک چرخش 360 درجه) اشاره دارد و معمولاً به صورت پالس در هر دور یا پالس در هر چرخش تعیین می‌شود.
3. سرعت: این مشخصه به سرعت حداکثری که انکودر می‌تواند به درستی عمل کند، اشاره دارد.
4. ولتاژ ورودی: مشخصات ولتاژ ورودی مهم است. برخی انکودرها با ولتاژ‌های مختلف کار می‌کنند، بنابراین اطمینان حاصل کنید که با سیستم شما سازگار باشد.
5. خروجی سیگنال: نوع سیگنال خروجی (آنالوگ یا دیجیتال) و نوع سیگنال‌هایی که انکودر تولید می‌کند (مثلاً سینوسی و کسینوسی) مهم است.
6. دمای عملکرد: مشخصات دمای عملکرد نشان‌دهنده محدوده دمایی است که انکودر به درستی می‌تواند عمل کند.
7. مقاومت در برابر آب و گرد و غبار: درجه حفاظت (IP) مقاومت انکودر در برابر آب و گرد و غبار را نشان می‌دهد.
8. مقاومت در برابر شوک و ارتعاش: مشخصات مربوط به مقاومت در برابر شوک و ارتعاش به خصوص در برخی از برنامه‌های صنعتی، اهمیت دارد.
9. ابعاد فیزیکی: ابعاد انکودر شامل قطر خارجی، طول شفت، ارتفاع، و ابعاد دیگر مهم هستند.
10. سیستم اتصال: انواع سیستم‌های اتصال مانند میکروسوئیچ‌ها، کانکتورها، یا کابل‌های استفاده شده نیز مهم هستند.

هنگام خرید انکودر سینوسی، تطابق مشخصات فنی با نیازها و محیط کاری خود را در نظر بگیرید. همچنین، تولیدکننده معتبر و استانداردهای ایمنی و کیفیت محصول را نیز بررسی کنید.

جمع بندی

در دنیای فناوری امروزی انکودرها به ابزاری گفته می‌شود که به منظور تبدیل فرمت ها به یکدیگر استفاده می شود که در الگوریتم سازی، صداهای آنالوگ و دیجیتال و غیره به کار می رود. انکودر سینوسی با تولید سیگنال سینوسی و کسینوسی، تغییرات در موقعیت، تحلیل سیگنال خروجی و استفاده از سیگنال مرجع امکان انجام تبدیل فرمت را فراهم می سازد. انکودر سینوسی دارای مزایایی مانند دقت بالا، رزولوشن بالا، پایداری در سرعت بالا، قابلیت تشخیص جهت و کمترین اثر نویز می باشند. همچنین می توان از پیچیدگی مدارات، قیمت بالا،حساسیت به محیط و پردازش سیگنال ها به عنوان معایب انکودر سینوسی یاد کرد.

در هنگام خرید انکودر باید به نکاتی مانند دقت، رزولوشن بالا، ولتاژ ورودی، خروجی سیگنال، دمای عملکرد، ابعاد فیزیکی و مقاومت در برابر شوک و ارتعاش اشاره کرد. از مهم ترین کاربرهای انکودر سینوسی می توان ازساخت و اتوماسیون، سیستم های کنترل حرکت، بازخورد موتور، چاپ و بسته بندی، دستگاه های پزشکی، هوا فضا و دفاع، صنعت خودرو، سیستم های رباتیک، صنعت نفت و گاز، ارتباطات و ماشین آلات نساجی اشاره کرد.