خط کشها و انکودرها

نویسنده: ن . فرجودیان

 با نگاهي اجمالي به تاريخ زندگي بشرو سير تكاملي علوم و فنون، شاهد نقاط عطفي خواهيم بود كه باعث بروز دگرگونيهاي كاملي در زندگي بشر گرديده است. كشف آتش و فلزات و پايان دوران پارينه سنگي ، كشف الكتريسيته و بوجود آمدن انقلاب صنعتي ، ساخت موتورهاي بخار و دگرگوني سيستم و تجهيزات حمل ونقل، اختراع تلفن و تحول بوجودآمده در سيستم ارتباطي همه و همه از اين نقاط هستند. با آغاز انقلاب صنعتي ، كارخانه ها بوجود آمده و كارگران بسياري مشغول به كار گرديدند . افزايش روز افزون توليد و احداث كارخانه هاي جديد نياز به نيروي كار بيشتري مي طلبيد . از سوي ديگر با افزايش تعداد كارخانه ها ، جهت باقي ماندن در دنياي صنعت تنها ارائه محصول جديد كافي نبود، حال ديگر مصرف كننده انتخابهاي گوناگون خود را داشت بنابراين بايستي به چيزي بالاتر از تنوع دقت نمود و بهترين گزينه در اين مرحله كيفيت و ايمني محصول بود.كيفيت از ديدگاه فايگنبام (مبتكر واژه كنترل جامع كيفيت) اين چنين تعريف مي گردد: كيفيت يعني توانايي يك محصول در برآوردن هدف موردنظر كه با حداقل هزينه ممكن توليد شده باشد.

تمامي اين عوامل يعني هزينه ، زمان ، نيروي كار خستگي ناپذير و دقت بالا باعث گرديد تا فكر ايجاد دستگاهي كه توانايي انجام كار را بادقت بالا داشته و بدون خستگي تعداد زياد قطعه توليد نمايد بوجود آيد. براي نيل به اين هدف ابتدا دستگاههاي (  Numerical Control) NC بوجود آمد و سپس با پيشرفت علم و تكنولوژي و اختراع كامپوتر اين دستگاهها به كامپيوتر مجهز گرديده و دستگاههاي ( Computer Numerical Control) CNCرا بوجود آوردند. سهولت كار با اين دستگاهها ، قابليت توليد انبوه با دقت بسيار بالا و قيمت مناسب آنها باعث گرديد كه امروزه در كليه كارخانجات و شركتهاي توليدي، مخصوصاً در قطعاتي كه كيفيت از اهميت بالايي برخوردار است همچون خطوط توليد قطعات خودرو، از اين دستگاهها استفاده مي گردد. در بيشتر كشورهاي توسعه يافته در بسياري از خطوط توليدي با تلفيق اين دستگاهها با سيستم روبوتيك و ارتباط آنها از طريق كامپيوترهاي مركزي استفاده از نيروي كار انساني را به حد اقل ممكن رسانده اندخط توليد موتور L90 در مگاموتورو خط توليد موتور پژو در شركت ايران خودرو از نمونه هاي اينگونه خطوط مي باشند.

-    تاريخچه :

در سال 1942 ، يك ماشين ساز به نام جان پارسون درخواستي مبني بر توليد پره هاي هليكوپتر دريافت نمود. او ابتدا اين پره ها را با چوب ساخت كه بسيار شكننده بوده و از بين رفتند لذا به فكر توليد اين پره ها با فلز افتاد. فلز بسيار محكمتر و ساخت آنها راحت تر بود. تنها اشكال در برش دادن اين پره ها بود. او با الهام گرفتن از سيستم ماشين حسابهاي پانچي آن دوره ، طرحي جهت توليد و برش پره ها ارائه نمود ، بر اين اساس كه صفحه فلزي را روي ميز كار پهن نموده و الگوي پره را به تعداد زياد روي آن رسم نمود به اين ترتيب كه يكنفر مقادير را قرائت نموده و دو نفر ديگر در جهتهاي X,Y الگو را رسم و برش مي دادند و نام اين روش برش را “روش عددي” نهادند.

مزيت اين روش نسبت به پانچ كلي قطعات با هم آن بود كه پس از رسم الگوها ، در صورت وجود فضاي خالي زياد امكان جابجايي و نزديكتر كردن الگوها بهم و استفاده بيشتر از مواد اوليه بود و از سوي ديگر در صورت بروز اشتباه در رسم امكان اصلاح آن وجود داشت لذا پارسون از پانچ كلي قطعات دوري نمود.

در سال 1952 شركت MIT در صدد بهبود طرح پارسون برآمد. پيشنهاد اين گروه آن بود كه اگر بتوان به جاي پانچ همزمان كليه قطعات ، با دستگاهي به آهستگي روي خطوط الگوها حركت نموده و آنها را برش داد مي توان از مزاياي حالت دستي و اتوماتيك با هم استفاده نمود. براي اين منظور از موتورهاي فرمان يار ( Servomotors)  استفاده گرديد و اين سيستمها را، سيستمهاي فرمان يار كنترل عددي( Numerical Control Servo Systems) نام نهادند.

در سيستم فوق ، كماكان بسياري از دستورات جهت توليد يك نوار پانچ به صورت دستي انجام مي گرديد. در سال 1956 با پيدايش كامپيوتر ، راينونReynon  اين سيستم را به سيستم كامپيوتر مجهز نمود. در اين سيستم، اپراتور قادر بود ليستي از نقاط مورد نظر و سرعت برشهاي مورد نياز خود را جهت توليد نوار پانچ به سيستم اعمال نمايد. اولين تاثير اين سيستم كاهش زمان توليد يك قطعه از 8 ساعت به 15 دقيقه بود.

دستگاههاي CNC نسل جديد ، به راحتي قابل برنامه ريزي با زبانهاي برنامه نويسي متداول همچون BASIC مي باشند. دستگاههاي نسل جديد مجهز به ميزي قابل حركت در جهت X,Y و يك اسپيندل كه در جهت Z حركت مي نمايد مي باشند. موقعيت گيري در اين دستگاهها توسط موتورها انجام شده و موقعيت يابي توسط خط كشهاي الكترونيكي و انكودرهاي تعبيه شده برروي محورها انجام مي شود.

كساني كه با دستگاههاي NC و يا CNC برخورد داشته اند حتماً متوجه شده اند كه محورهاي اين دستگاهها با دقت بسيار بالا حركت نموده و با وجود تكرار بيشمار ، همواره در نقاط مشخص شده بسته به كلاس دستگاه گاه تا دقت در حد دهم ميكرون مي ايستند. اين امر جهت هر دو نوع محورهاي چرخان و يا طولي صادق است. قطعه اي كه اين امر را ميسر نموده و ميزان جابجايي را به سيگناهاي الكتريكي قابل فهم توسط ميكروكنترلر تبديل مي نمايد خطكش و يا انكودر مي باشد. در اين سيستم شخص دخالتي نداشته و سنسور خود به تنهايي ميزان جابجايي را تشخيص داده و به سيستم اعلام مي نمايد. سيستمهاي اوليه جهت اين منظور بر اساس نور عبوري از بين پره هاي يك روتور بوجود آمدند به اين ترتيب كه منبع نور در يك طرف پره و سنسور حساس به نور در سمت ديگر آن قرار گرفت با چرخش پره ها و قطع و وصل نور توسط آنها ، پالسهايي توسط سنسور بوجود آمده و ميزان چرخش موتور نشان داده شد. ( از اين سيستم در حال حاضر در دورسنجها نيز استفاده مي گردد ) اما زاويه ايست موتور با اين شيوه قابل اندازه گيري نبود . لذابا استفاده از همين قانون انكودرهاي با دقت بالا شكل گرفتند.

- انكودر چيست ؟

انكودر يك وسيله الكترومكانيكي است كه ميزان تغييرات يك شفت يا محور را به يك كد آنالوگ يا ديجيتال تبديل مي نمايد. از انكودرها در بسياري از موارد همچون كنترلرهاي صنعتي ، روباتيك ، برخي از انواع خاص لنزهاي عكاسي ، رادارهاي چرخان ، و دستگاههايي كه با كامپيوتر كنترل مي گردند استفاده مي گردد.

با اندازه گيري ميزان زاويه مي توان مقادير جابجايي ، سرعت ، شتاب و يا زاويه چرخش يك سنسور را اندازه گيري نمود.

انكودرها عمدتاً بر دونو عند:

الف- انكودرهاي مكانيكي

ب‌-   انكودرهاي نوري

الف – انكودرهاي مكانيكي

pic-11

زمانيكه در يك سيستم به دقت بالاتري نياز باشد يعني علاوه بر تعداد دور، به كسر مشخصي از 360 نياز باشد بايستي بر روي دايره اي سنسورهاي متفاوتي نصب نمود تا پره روتور در هر لحظه يكي از اين سنسورها را قطع و وصل كند يا مي توان از يك سنسور استفاده نمود اما تعداد پره هاي روتور را افزايش داد. براي اين منظور از يكسري حلقه هاي هم مركز متصل به يك ديسك استفاده مي شود ، جنس ديسك از فلز رسانا و جنس حلقه ها از عايق الكتريكي مي باشد، كه همگي محكم به شفت ( محور ) وصل مي گردند.  بر روي اين مجموعه كنتاكتهايي در فواصل مشخص از محور قراردارند به گونه اي كه با سطح ديسك تماس داشته باشند. كانكتورهاي فلزي به منبع جريان وصل بوده با چرخش محور كانكتور با فلز ديسك تماس مي يابد و يك پالس الكتريكي ايجاد مي نمايد با عبور از ديسك به روي حلقه ها ، ارتباط قطع گرديده و جريان صفر مي گردد. اين عمل توليد صفر و يكهاي الكتريكي مي نمايد. نحوه قرار گيري حلقه ها بر روي ديسك و فواصل فلزي ايجاد شده به گونه اي طراحي گرديده اند كه هر موقعيت خاص كد باينري خاص خود را ايجاد نمايد.

ب- انكودر نوري

pic-2زمانيكه دقت بالاتري مد نظر باشد ، به دليل محدوديتهاي ايجاد شده همچون سايز رينگها و فواصل بين نقاط رسانا و غير رسانا ، از انكودرهاي نوري استفاده مي شود. در اين انكودرها به جاي ديسك فلزي و حلقه هاي انكودر مكانيكي از يك ديسك شيشه اي استفاده شده است كه الگوي مورد نظر با مات و شفاف كردن شيشه ، بر روي آن ايجاد ميگردد . يك منبع نوري و يك سنسور حساس به نور ، قرار  داده شده در دو سوي اين ديسك ، عمل ايجاد پالسهاي الكتريكي و كد باينري مورد نظر را بر عهده دارند.

دیسک  یک انکودر نوری

دیسک یک انکودر نوری

اين كد بوسيله وسايل كنترلي همچون ميكروپروسسورها دريافت ، تجزيه و تحليل شده و زاويه مورد نظر مشخص مي گردد.

با داشتن فاصله يا زاويه بين نقاط تاريك و روشن و زمان شروع و خاتمه پالس ، به راحتي زاويه يا موقعيت يا سرعت يا هر چيز ديگري قابل محاسبه است. از اين سيستم در خطكشهاي صنعتي نيز استفاده مي گردد.

- چگونگي محاسبه حركت توسط يك انكودر

براي هر پالس ارسالي ، قسمت متحرك دستگاه شما ، خواه محور يك موتور يا ميزان جابجايي يك قسمت از دستگاه ، يك فاصله / زاويه مشخص را طي نموده است. جهت محاسبه مسافت و يا زاويه طي شده به قطر چرخ و ريزنگري انكودر نيازمنديم.

با تقسيم ايندو بر هم مي توان به راحتي مسافت طي شده توسط دستگاه را در هر پالس محاسبه نمود.

ريزنگري = تعداد پالسهاي ارسالي در 360 درجه چرخش

مسافت طي شده در هر پالس =clip_image006

سرعت =clip_image008

زمان نيز از تايمر كنترلر بدست مي آيد.

-كد باينري استاندارد

در انكودرهاي چرخان ، جهت تشخيص زاويه از كد باينري سه بيتي استفاده مي گردد. جدول زير يك انكودر نمونه با فقط سه كنتاكت را نشان مي دهد به گونه اي كه كنتاكت 1 به داخلي ترين حلقه متصل گرديده است. هرجا كنتاكت با سطح فلز تماس يافته با ” ON ”  مشخص گرديده است. نقطه صفر درجه در سمت راست و جهت حركت همجهت با حركت عقربه هاي ساعت مي باشد.

Standard Binary Encoding

Sector

Contact 1 Contact 2 Contact 3

Angle

1

off off off

0° to 45°

2

off off on

45° to 90°

3

off on off

90° to 135°

4

off on on

135° to 180°

5

on off off

180° to 225°

6

on off on

225° to 270°

7

on on off

270° to 315°

8 on on on

315° to 360°

در حالت كلي ، در ازائ هر n كنتاكت ، تعداد موقعيتها 2n  مي گردد. مثلاً در مثال بالا n = 3 ، و  تعداد موقعيتهاي نمايش داده شده 2³ = 8 موقعيت مي باشد.

در مثال بالا ، كنتاكتها يكسري كد استاندارد را با چرخش ديسك ايجاد مي نمايند. اما  اگر ديسك بين دو موقعيت توقف كند شناسايي زاويه جهت انكودر غير ممكن مي گردد و يا فرض كنيد زاويه از º179.9 به 180.1ºتغيير يابد . در اينصورت كدهاي باينري فوق به چه شكلي تغيير مي نمايند؟ در ظاهر موقعيت كنتاكتها از ( off-on-on )  به ( on-off-off ) تغيير مي نمايد. اما اين تمام آنچه رخ مي دهد نيست . در يك ابزار واقعي ، زمان قطع و وصل هر كنتاكت يك پريود مشخصي است و هر كنتاكت به وسيله كنتاكت ديگر تعقيب و حمايت مي گردد. در مثال فوق ، ابتدا كنتاكت يك تغيير موقعيت داده ، سپس كنتاكت سه و در نهايت كنتاكت دو. در اين صورت مراحل تغيير سه كنتاكت در اين فاصله كوتاه مطابق زير مي گردد :

off-on-on (نقطه آغاز)

on-on-on (ابتدا كنتاكت شماره 1 فعال مي گردد)

on-on-off (سپس كنتاكت شماره 3 خاموش مي گردد)

on-off-off (در نهايت كنتاكت شماره 2 خاموش مي گردد)

با توجه به جدول ، اين تغيير موقعيتها از ديد دستگاه با پرش از موقعيت 4 به 8، 7، 6 و درنهايت موقعيت 5 مي باشد. كه اين مسئله براي بسياري از سيستمها غير مطلوب بوده و گاه باعث بروز خطا و حتي آسيب به سيستم مي گردد. به عنوان مثال اگر انكودر در يك بازوي روباتيك استفاده شده باشد ، كنترلر فكر مي كند كه بازو در موقعيت اشتباه قرار دارد و سعي در اصلاح آن با چرخش 180 درجه اي مي نمايد كه اين خود ممكن است باعث آسيب رسيدن به بازو گردد.

-        رمز گشايي با استفاده از كد گري

 Gray encoding :

 

جهت گريز از چنين خطاهايي ، در انكودرهاي چرخان از سيستم كد گري سه بيتي ( 3-bit binary- reflected Gray code ) استفاده مي گردد . در اين سيستم كدينگ ، اختلاف هر كد با كد كناري خود تنها در يك موقعيت است. در مثال سه كنتاكته بالا ، كد گري به شكل زير مي گردد.

Gray Coding

Sector

Contact 1 Contact 2 Contact 3

Angle

1

off off off

0° to 45°

2

off off on

45° to 90°

3

off on on

90° to 135°

4

off on off 135° to 180°
5 on on off

180° to 225°

6

on on on 225° to 270°

7

on off on

270° to 315°

8 on off off

315° to 360°

در مثال بالا ، تغيير از موقعيت 4 به 5 ، مانند ساير موقعيتها ، تنها در تغيير حالت يك كنتاكت از روشن به خاموش يا برعكس است. به اين ترتيب مشكل بوجود آمده در مثال قبل ، در اينجا رخ نخواهد داد.

 - تعيين جهت چرخش:

تا كنون تنها در رابطه با ميزان چرخش صحبت شد . سيستم شرح داده شده در بالا تنها براي زماني كه موتور فقط در يك جهت حركت مي كند مناسب است و براي كاربردهايCNC و NC كه موتورهاي الكتريكي از قبيل سروموتور AC و DC هستند و چرخشهاي چپ گرد ، راستگرد دارند اين تكنيك به تنهايي كارا نيست.

در هر سيستمي يك پردازشگر و يك شمارنده وجود دارد كه در  اكثر موارد نيز سيستم كنترل دقيقاً پروسسور نيست. يك قسمت آسنكرون جهت چرخش و تعداد دور را مشخص مي نمايد و پروسسور تنها از طريق شمارنده ها به تحليل مكان مي پردازد بنابراين سنسور بايستي به گونه اي طراحي گردد كه جهت چرخش را نيز براي مدار شمارشگر مشخص نمايد براي اين منظور به جاي استفاده از يك سنسور نوري قرار داده شده در مقابل سوراخهاي روي قرص دايره اي يا يك سنسور حساس به جريان در مقابل ديسك فلزي ، از دو سنسور استفاده مي گردد و فواصل ايندو را به گونه اي در نظر مي گيرند كه پالسهاي ايجاد شده توسط دو سنسور اختلاف فازي برابر º90 با هم داشته باشند.

-        انكودر چرخان افزايشي :

 Incremental rotary encoder

pic-4يك انكودر چرخان افزايشي ، داراي دو خروجي با اختلاف فازي برابر 90 درجه نسبت بهم مي باشد كه اصطلاحاً به آن خروجي يك چهارم يا كوادريت گويند. اين انكودرها مي توانند مكانيكي يا نوري باشند. در نوع نوري دو بخش كد گري وجود دارد، در حاليكه در نوع مكانيكي دو كنتاكت وجود دارد كه بوسيله دندانه هاي روي شفت تحريك مي گردند. نوع مكانيكي به تقويت كننده نيازمند است و معمولاً به عنوان پتانسيومتر در دستگاهها به كار مي روند. امروزه در بيشتر استريوهاي خانگي يا ماشيني از اين نوع انكودر به عنوان پيچ تنظيم صدا ( ولوم ) استفاده مي گردد. با توجه به اين حقيقت كه سوئيچهاي مكانيكي به ديباونسر نياز دارند[1] ، نوع مكانيكي داراي محدوديت سرعت چرخشي مي باشند. انكودرهاي چرخان افزايشي ، به دليل قيمت پايينشان ، پركاربردترين نوع انكودر ها هستند، و اين به دليل استفاده از تنها دو سنسور در ساختار آنهاست.

اين موضوع كه در ساختار اين انكودرها فقط از دو سنسور استفاده گرديده است سبب كاهش دقت آنها نمي گردد. مي توان انكودر چرخان افزايشي با قابليت شمارش 10000 عدد بر ريزنگري يا بيشتر پيدا نمود.

از انكودرهاي نوري در سيستمهاي با دقت بسيار بالا استفاده مي گردد.

انكودرهاي افزايشي جهت مشخص كردن موقعيت و سرعت استفاده مي گردند، كه مي توانند خطي يا چرخشي باشند . به دليل مشخص بودن جهت ، اندازه گيري بسيار دقيق قابل انجام است.

دو خروجي A و B با نام خروجي يك چهارم با 90º اختلاف فاز نسبت بهم ، به فرم زير ، از اين سيستم حاصل مي گردد.

Gray coding for
clockwise rotation

Phase

A B
1 0

0

2

0 1
3 1

1

4

1

0

Gray coding for
counter-clockwise rotation

Phase

A B
1 1

0

2

1 1
3 0

1

4

0

0

دو خروجي مربعي با 90 درجه اختلاف فاز ،تمامي مفهوم خروجي يك چهارم است. اين سيگنالها پالسهاي شمارنده بالارو يا پايين رو را ايجاد مي نمايند.در نرم افزار رمز گشا ( ديكود كننده ) ، دو خروجي A و B توسط نرم افزار دريافت ، و با استفاده از جدول فوق رمز گشايي مي گردد . مثلاً اگر آخرين مقدار دريافتي 00 بوده و مقداري كه در حال حاضر دستگاه نشان مي دهد 01 باشد ، يعني دستگاه به اندازه يك چهارم گام در جهت عقربه هاي ساعت حركت نموده است.در نوع مكانيكي بايستي يك مقدار خاص به تعداد دفعات مشخص توسط سيستم دريافت گردد تا به عنوان يك تغيير حالت پذيرفته شود.

clip_image012

موج خروجی حاصل از یک انکودر

اگر انكودر خيلي سريع حركت كند ، ممكن است خطا در سيستم بوجود آيد ، به فرض زمانيكه از حالت 00 به 11 تغيير يابد تشخيص تغيير مراحل از 00->01->11 يا  00->10->11 ، ممكن نيست. اگر انكودر خيلي سريع بچرخد، گاه يك شمارش معكوس حادث مي گردد. يعني اگر سيستم چند مرحله  00->01->11->10  را سريع طي نمايد ، سيستم فقط مقادير 00و 01 را مي خواند كه اين به مفهوم 00->10 مي باشد و در نتيجه براي سيستم به مفهوم حركت يك مرحله در جهت معكوس مي باشد.

از اين قانون در موشواره هاي توپي ( ball mouse ) كه حركت در جهتهاي جلو / عقب و چپ/راست  مي باشد استفاده مي گردد.

سنسورهاي چرخان با تك خروجي انكودر نبوده و توانايي تشخيص جهت را ندارند و فقط قادر به تشخيص سرعت RPM هستند. به اينگونه سنسورها تاكومتر گويند.

-        خط كشهاي ديجيتالي

pic-5خط كشهاي ديجيتالي نيز با تكنيكي مشابه انكودرهاي چرخان عمل مي نمايند و تنها تفاوت در اين است كه در اينجا خطوط مقياس بر روي يك صفحه نواري شيشه اي ايجاد گرديده است . طول اين خط كش نمايانگر ميزان حداكثر جابجايي دستگاه مي باشد به فرض در يك دستگاه CNC با طول ميز 1000mm از خط كشي با همين طول استفاده گرديده است. مشابه حالت دوار، اين خط كش بين گيرنده و فرستنده نوري واقع شده و با قطع و وصل سيگنالهاي نوري و ايجاد سيگنالهاي الكتريكي ،ميزان جايجايي را نشان مي دهد.

pic-6

یک خط کش الکترونیکی و سنسور آن

عرض نوارها بسيار باريك بوده و به ميزان دقت دستگاه مربوط مي باشد. در خط كشهاي با دقت بسيار بالا عرض اين نوارها به چهار ميكرون و يا كمتر نيز مي رسد. در اينحالت ريزترين باريكه هاي نور نيز چند شيار را باهم قطع نموده و باعث مي گردد سنسور نوري هيچگاه قطع نور را حس ننمايد. براي حل اين مشكل از ورنيه اي با جنس خط كش شيشه اي و عرض شياري مطابق با خط كش استفاده مي گردد. اين ورنيه همراه با سيستم گيرنده و فرستنده حركت نموده و زمانيكه خطوط متناظر خط كش  و ورنيه روي هم بيافتند نور عبور نموده و با عدم روي هم افتادگي ايندو مسير نور كاملاً  قطع مي گردد . اين امر باعث ايجاد سيگنال الكتريكي مي گردد.

البته بايستي متذكر شد از سيستم ورنيه در هر دو نوع خط كشهاي ديجيتالي و انكودرهاي چرخان استفاده مي گردد با اين تفاوت كه در خطكشهاي ديجيتالي منبع نور و سنسورها متحرك و خط كش ثابت است اما در انكودرها برعكس ، ورنيه و منبع نور ثابت و نوار شيشه اي در وسط آن توسط يك روتور مي چرخد.

-        نقاط مرجع

در برخي گونه ها از خروجي سومي به صورت انتخابي با عنوان خروجي مرجع استفاده مي گردد. جهت نشان دادن نقطه شروع يا مبدا اندازه گيري ، خطوطي اضافي با عنوان خطوط مرجع قرار مي دهند كه اين خطوط در زير رديف نوار خطوط اصلي و در فواصل منظمي قرار دارند. فاصله اين خطوط از هم بسيار زياد ( گاه تا 50 mm از يكديگر ) مي باشد . يعني سنسور به ازاء هر 50mm حركت يك پالس مرجع ارسال مي نمايد. از اين خطوط جهت حذف خطاي تنشهاي CNC  استفاده مي گردد. از اين خروجي زماني كه به يك مرجع مقايسه اي نياز باشد ، مانند سيستمهاي موقعيتي ، استفاده مي گردد. نقاط مرجع خود به دو دسته تقسيم مي گردند :

1-  نقاط مرجع با فاصله ثابت : نقاط مرجع در فاصله هاي ثابت 50mm از يكديگر قرار دارند و به ازاء هر 50 mm جابجايي يك تك پالس ارسال مي نمايند.

2-   نقاط مرجع با فاصله كد شده : براي آنكه دستگاه براي يافتن نقطه مرجع اصلي كل طول خط كش را طي ننمايد از نقاط مرجع با فاصله كد شده استفاده مي گردد. به اين مفهوم كه خطوط مرجع به دو ميدان زوج و فرد تقسيم مي گردند خطوط مرجع با شماره هاي فرد كلاً با فاصله 20mm  از هم قرار دارند و خطوط زوج با نسبتي نسبت به خطوط فرد قرار مي گيرند. نسبت مورد نظر از فرمول زير حاصل مي گردد:

فاصله خطوط زوج از خطوط فرد = µm

= ( 20n + 10) µm

 جائيكه n  شمارنده خطوط فرد مي باشد.

-        انواع انكودرها

1-    انكودرهاي مطلق سنتي

 Traditional Absolute Encoders

در اينگونه انكودرها از رينگها جهت توليد كد باينري كه نشانگر موقعيت مطلق انكودر در يك چرخش است استفاده مي گردد. اين قبيل انكودرها معمولاً وابسته به يك انكودر مطلق موازي ديگر هستند. خصيصه بارز اين انكودرها آنست كه با روشن شدن دستگاه موقعيت انكودر، بدون نياز به هيچ شاخصي، به سيستم اعلام مي گردد

2-   انكودرهاي افزايشي سنتي

 Traditional Incremental Encoders

يك انكودر افزايشي سنتي با دو خروجي A  و B و بدون ارائه اطلاعات شمارشي قابل استفاده كار مي كند. شمارش بوسيله يك شمارنده خارجي انجام مي گردد. نقطه آغاز شمارش بستگي به شمارنده خارجي دارد و ربطي به موقعيت انكودر ندارد. جهت ارائه اطلاعات موقعيتي مناسب ، موقعيت انكودر با دستگاه وصل شده به آن مرجع مي گردد، كه معمولاً از يك پالس مرجع استفاده مي گردد. خصوصيت بارز اين قبيل انكودرها ارائه تغييرات افزايشي موقعيت از انكودر به دستگاه شمارنده است.

3-  انكودرهاي افزايشي با باتري پشتيبان

 Battery Backed Incremental Encoders

 برخي از توليد كنندگان انكودر ، همچون FANUC ، تغييراتي در اين انكودرها بوجود آورده اند. اين سازندگان ، انكودرهاي افزايشي خود را مجهز به يك باتري پشتيبان ، جهت نگهداري اطلاعات شمارش شده و ارائه اطلاعات شمارشي مطلق تا زمان قطع توان ، نموده اند

4-   انكودرهاي موج سينوسي

Sine Wave Encoders

 تغيير اساسي بوجود آمده در انكودرهاي افزايشي انكودرهاي موج سينوسي هستند. در اين انكودرها به جاي استفاده از دو موج مربعي با اختلاف فاز 90 درجه ، از دو موج سينوسي با اختلاف فاز 90 درجه ( يك موج سينوسي و يك موج كسينوسي ) استفاده گرديده است. با محاسبه تابع آركتانژانت ، ريزنگري مورد نظر به دست مي آيد.

- موارد استفاده در صنعت

انكودرهاي چرخان معمولاً جهت نشان دادن موقعيت محور موتورهاي استفاده شده در دستگاههاي CNC، روباتها و ديگر دستگاههاي صنعتي به كار مي روند. در اين تجهيزات ، انكور نقش بسيار مهمي در نشان دادن صحت عملكرد دستگاه دارد. انكودر، روتور و موقعيت سيم پيچ استاتوررا با جريان ارائه شده توسط درايو هماهنگ مي نمايد. زمانيكه جرياني به سيم پيچ استاتور اعمال مي گردد اگر مغناطيس روتور در موقعيت درست خود نسبت به استاتور باشد بالاترين گشتاور به سيستم اعمال مي گردد. و اگر اين تنظيم شدن به درستي صورت نگرفته باشد موتور خيلي ضعيف عمل نموده يا اصلاً حركتي انجام نمي دهد. تنظيم نامناسب انكودر گاه حتي باعث چرخش معكوس موتور و ايجاد خطر براي آن مي گردد. بنابراين تنظيم صحيح اساس كاركرد صحيح اينگونه موتورها مي باشد.


1] - باونس يا جهش كنتاكتي يكي از اساسي ترين مشكلات سوئيچهاي مكانيكي و رله ها هستند. كنتاكت سوئيچها و رله ها معمولاً از فلزاتي با خاصيت فنري است . زمانيكه دو كنتاكت با هم برخورد مي نمايند مقدار حركت momentum و قابليت ارتجاعي با هم عمل نموده و باعث بروز باونس يا جهش مي گردد. در نتيجه يك پالس لحظه اي در جريان الكتريكي ، به جاي افزايش تدريجي از صفر تا حد بالاي جريان ، ايجاد مي گردد. اين اثر معمولاً در مدارات توان تاثير چنداني ندارد اما در سيستمهاي آنالوگ يا مدارات لاجيك كه به بودن يا نبودن پالس جواب سريع داده مي شود ، بسيار مهم است.

اثر جهش كنتاكتها با استفاده از جيوه مذاب به جاي كنتاكت رفع مي گردد اما جيوه مذاب نيز مشكلات خود را دارد. بهترين راه حل فيلتر نمودن مدارات كنتاكتها در جهت كاهش يا حذف پالسهاي متعدد مي باشد. براي اين منظور زماني جهت رسيدن به حالت پايداري در نظر گرفته و سپس ميزان پالس به سيستم ارسال مي گردد. به اين عمل ديباونس كردن سيستم گويند.