چگونه تشخیص دهیم خروجی انکودر درست است؟
درایور خروجی انکودر، سیگنال خام انکودر را تقویت و فراوری کرده و به موج مربعی که برای انتقال به درایو یا نمایشگر، تبدیل می‌کند.
3 نوع خروجی انکودر برای انکودرهای افزایشی وجود دارد:
- خروجی انکودر کلکتور باز (open-collector)
- خروجی انکودر کش واکشی (push-pull)
- خروجی انکودر لاین درایور تفاضلی
برای انکودرهای ابسولوت 4 گزینه اصلی خروجی وجود دارد:
- خروجی موازی
- خروجی سریال (اینترفیس‌های نقطه به نقطه مانند SSI وBiSS)
- پروتکل‌های فیلدباس مانند دیوایس‌نت و CanOpen
- پروتکل‌های مبتنی بر شبکه اترنت (مانند EtherNet/IP، پروفی‌نت، اترکَت)
در این مقاله به بررسی خروجی انکودر افزایشی پرداخته‌ایم.
برای خرید انکودر با شماره های زیر تماس بگیرید.
33992998 21 0098
33993009 21 0098
واتس آپ : 09127701494
خروجی انکودر افزایشی
انکودرهای افزایشی می‌توانند توسط رابط تک سر (یک سیم به ازای هر کانال) یا دیفرانسیلی (دو سیم به اضای هرکانال) به کنترل/شمارنده متصل شوند. برتری سیگنال تفاضلی (دیفرانسیل) مقاومت بزرگتر آن نسبت به رابط الکترومغناطیس است. این کار توسط تولید 2 سیگنال و اتصال آنها به یکدیگر به جای زمین انجام می‌گیرد. عیب این روش آن است که هزینه به علت سیم‌های اضافه افزایش می‌یابد.
این انکودرهای آنالوگ نیازمند آن هستندکه خروجی درایورها خروجی دیود نوری را به موج مربعی تبدیل کرده و مستقیم برای کنترل/شمارنده بفرستد.
I/O الکتریکی به دو صورت کلاسه می‌شوند:
- I/O جریان کشنده: یک تجهیز جریان کشنده، راهی به سمت زمین فراهم می‌کند.
- I/O جریان دهنده: یک تجهیز جریان دهنده، ولتاژ را تامین می‌کند.
هرچند استثناهایی وجود دارد، یک مدار ایده‌آل یک جریان دهنده ورودی (مانند PLC) را به یک جریان کشنده خروجی (مانند انکودر) وصل می‌کند. به همین ترتیب یک تجهیز جریان کشنده ورودی باید به تجهیز جریان دهنده خروجی وصل شود.
خروجی‌های جریان کشنده بر اساس ترانزیستورهای NPN عمل می‌کنند، درحالی که خروجی‌های جریان دهنده بر اساس ترانزیستورهای PNP پایه ریزی شده‌اند.
سه نوع معمول خروجی انکودر عبارتند از: کلکتور باز (کششی)، تک سر (کش واکشی)، و لاین درایور تفاضلی (کش واکشی). برویم سراغ بررسی سه سر فصل:
خروجی انکودر کلکتور باز
خروجی‌های ساده و به صرفه درایورهای کلکتور باز، خروجی‌های جریان کشنده هستند که برای استفاده با منابع کنترلی طراحی شده‌اند. درایورهای خروجی کلکتور باز بر اساس ترانزیستورهای NPN طراحی شده‌اند. زمانی که ترانزیستور روشن است، انکودر مانند یک I/O جریان کشنده عمل می‌کند. هنگامی که ترانزیستور خاموش است، خروجی به صورت شناور (باز) باقی می‌ماند. از آنجایی که خروجی ترانزیستور باز مانده است، باید از مقاومت کششی با سایز مناسب برای درایور کلکتور باز استفاده کرد. این مقاومت سیگنال را "پایین" می‌کشد و خروجی را خاموش و روشن می کند تا سیگنال موج مربعی تولید شود.
از آنجایی که انکودر کلکتور باز یک تجهیز پایین کشنده سیگنال است، نمی‌تواند جریان را بالا بکشد در نتیجه برای محیط‌های با نویز زیاد و در فواصل بالای کابل مناسب نمی‌باشد. فاکتور مهم دیگری که باید مد نظر قرار داد این است که بالاترین بازدهی خروجی کلکتور باز در رزولوشن‌های پایین است. این به آن سبب است که مقاومت بالاکش (pull-up resistor) سرعت (رِیت چرخش) تولید پالس‌ها را تغییر می‌دهد. درنتیجه خروجی کلکتور باز نباید با سیگنال‌های انکودر تفاضلی (دیفرانسیل) یا مکمل استفاده شود (A, A-not, B, B-not). با این حال ، اگر کابل های کوتاه و محیط کم سر و صدا از ویژگی های برنامه باشد، خروجی کلکتور باز احتمالاً مقرون به صرفه ترین انتخاب است.
خروجی انکودر پوش-پول
درایو خروجی پوش-پول یا درایو توتم پل یا تک سر، هم ترانزیستور NPN و هم ترانزیستور PNP را درخود جای داده است. این طراحی هم ویژگی جریان کشنده و هم ویژگی جریان دهنده را در یک وسیله همزمان فراهم می‌کند. این معماری آنها را هم برای کنترل/شمارنده جریان کشنده و هم جریان دهنده سازگار می‌کند. مشخصات ظاهری دیاگرام مداری توتم پل سبب شده تا این نام را برایش برگزینند.
با حذف مقاومت کششی در خروجی کلکتور باز، خروجی پوش-پول توان کمتری مصرف می‌کند و به همین خاطر انتخاب مناسبی برای تجهیزات طراحی شده با مصرف باتری هستند. درایور پوش-پول تنها با قیمت اندکی، راه‌حل بسیار انعطاف پذیری ارائه می‌دهد که با بسیاری از سیستم‌ها سازگار است.
خروجی انکودر لاین درایور تفاضلی
خروجی انکودر درایور دیفرانسیل خط به قابل اعتمادترین انکودر در صنعت مخصوصاً در محیط‌های دارای نویز بالا تبدیل شده است. یک درایور خط به صورت اکتیو خروجی را به بالا و پایین می‌راند که از بار جریان می‌کشد یا به آن جریان می‌دهد. در نتیجه، می‌تواند جریان بیشتری تولید کرده و از مسافت‌های انتقال طولانی‌تری پشتیبانی کند. همانگونه که از نامش پیداست، در این تیپ منابع جریان چیپ خروجی یا درایو به سمت پتانسیل پایین‌تر میل می‌کند. به عنوان مثال یک انکودر که به کانتری با مقاومت داخلی 10 کیلو اهم فیدبک می‌دهد را در نظر بگیرید. انکودر توسط منبع تغذیه12VDC تغذیه می‌شود.
توسط خروجی کلکتور باز که به همراه مقاومت کششی 2 کیلو اهم، ولتاژ در نقطه پایان به دلیل نسبت بالا بین مقاومت کششی و مقاومت داخلی شمارنده به 10 VDC کاهش می یابد. اگر به خروجی درایور خطی سوییچ کنیم، این مشکل برطرف خواهد شد. تا زمانی که جریان از توان درایور خط فراتر نرود، ولتاژ خروجی در 12 VDC ثابت خواهد ماند.
اگرچه یک درایور دیفرانسیل خط می‌تواند در قالب تک سر (به عنوان مثال خروجی پوش-پول) استفاده گردد، اما بیشتر آنها با سیگنال‌های مکمل یا دیفرانسیل برای حذف نویز استفاده می‌شوند.
نمونه های متداول خروجی های درایور خط عبارتند از:
- انکودر با خروجی لاین درایور 7272
- انکودر با خروجی لاین درایور 7372
- انکودر با خروجی لاین درایور 4496
- خروجی لاین درایور ماسفت فشار قوی
نمونه‌ی انتخاب درایور خط اشتباه:
انتخاب درایور خط انکودر با قابلیت جریان کافی ضروری است. همه کابل‌ها دارای درجه خازنی خاصی هستند که اساسا میزان جریان مورد نیاز برای شارژ آنها را افزایش می‌دهد. بنابراین چیزی شبیه جهش جریان در لاین درایور به وجود می‌آید. اگر لاین درایور در ریت تحمل آن مقدار جریان نباشد، با کاهش ولتاژ پاسخ می‌دهد. اثر روی جریان پالس خروجی، زمان صعود بیشتر در لبه اول موج مربعی و یک اثر برگردان مشابه در لبه سقوط موج مربع خواهد بود (شکل زیر را ببینید)
شکل: افزایش ناگهانی جریان ناشی از ظرفیت بالای کابل می تواند باعث کاهش ولتاژ توسط لاین درایور شود (اثر جبران). این باعث افزایش زمان صعود پالس می‌شود و آن را از یک موج مربعی تمیز (بالا) به یک پالس آلوده (پایین) تبدیل می کند.
این می‌تواند خطاهایی را ایجاد کند، به ویژه برای دستگاه‌های بازخوانی که در لبه‌های بالا و پایین پالس‌ها از انکودرهای ربعی راه اندازی می‌شوند. راه حل این مشکل این است که یک درایور خط با جریان بالاتر انتخاب کنید. این منجر به خروجی که بیشتر شبیه یک موج مربع تمیز است می‌شود.
منابع:
https://www.dynapar.com/knowledge/encoder_output/
