پاورپوینت انکودرهای چرخشی

بخشی از پاورپوینت

اسلاید 1 :

“یاد می کنیم به نیکی خدای را که با یاد او دلها آرام می گیرد”

انکودرهای چرخشی

اسلاید 2 :

انکودر دستگاهی است الکترومکانیکی که اطلاعات دریافتی را به صورت کد ( رمز ) ارسال می نماید و در پایانه این اطلاعات توسط دستگاه دیگری به نام دیکودر رمزگشائی و بنا به نیاز پردازش می گردد.

تقسیم بندی انکودرها براساس هدف استفاده:
انکودر خطی (Linear Encoder)
انکودر چرخشی (Rotary Encoder)
انکودر (Encoder)
تقسیم بندی انکودرهای چرخشی براساس تکنولوژی و دانش ساختشان:
انکودر چرخشی نوری (Optical Rotary Encoder)
انکودر چرخشی مغناطیسی (Magnetic Rotary Encoder)

تقسیم بندی انکودرهای چرخشی براساس نوع عملکرد:
نسبی (Relative)
افزایشی (Incremental)
مطلق (Absolute)

اسلاید 3 :

تقسیم بندی کلی انکودرها:
چرخشی Rotary
افزایشی Incremental
انکودر
خطی Linear
نسبی
Relative
نوری(Optical)
مغناطیسی(Magnetic)
مطلق
Absolute

اسلاید 4 :

انکودر چرخشی (Rotary Encoder)

1-1) تعریف:
انکودر چرخشی ویا به عبارت دیگر شفت انکودر،حسگری است الکترومکانیکی که موقعیت یا حرکت زاویه ای محور یا شفت را به کدهای دیجیتال یا آنالوک تبدیل میکند.
انکودر چرخشی به محور چرخ، چرخ دنده و موتور وصل شده و میتواند میزان چرخش را اندازه گیری کند. با اندازه گیری میزان چرخش میتوان جابجایی، سرعت، شتاب، یا زاویه چرخشی را تعیین کرد.

شکل1. نمونه هایی از انکودرهای چرخشی با محورهای توپر و تو خالی

اسلاید 5 :

انکودر چرخشی نوری (Optical Rotary Encoder)
انکودر چرخشی نوری، انکودری است که اساس کارش فن آوری نوری است.

عملکرد انکودر چرخشی بصورت اجمالی:

اسلاید 7 :

عدسی:
عدسی(لنز)امواج واگرای توليد شده توسط منبع نوری موجود
در انکودر را به صورت یک طیف موازی عبور می دهد.

تشریح اجزای انکودر چرخشی (شفت انکودر)

اسلاید 8 :

3-Code Disk
صفحه ای است دايره ای شکل متصل به شفت از جنس نيکل ،
شيشه ویا پلاستیک که دارای تعداد معينی شکا ف
(قسمت های تيره و روشن) می باشد.
با هر دور کامل Code Disk به تعداد قسمتهای تيره و روشن
موجود بر روی Code disk سيگنال الکتريکی توليد می شود.
دیسک کد (Code Disk )
فتوسنسور
حسگری است که متناسب با نور دریافتی ولتاژ تولید می کند.
نقطه مرجع (Zero Index)
Zero index يا پالس Channel 0 با هر دور چرخش کامل Code disk يکبار توليد می شود.
از Zero Index به عنوان Reference در اندازه گيری استفاده می شود.
چگونگی عملکرد این سنسور در نمودار روبرو نشان داده شده است:

اسلاید 9 :

انکودر چرخشی نسبی (Relative Rotary Encoder)
یک گیرنده و یک فرستنده دارد.
صرفاً موقعیت نسبی جسم چرخنده نسبت به موقعیت اولیه سنجیده می شود.
جهت چرخش اینکه ساعتگرد یا پادساعتگرد بودن قابل تشخیص نیست.
برای رفع این مشکل از انکودر های افزایشی بهره می جوییم.
این انکودر زمانی استفاده می شود که دور بر قیقه (RPM) شفت را
بخواهیم و جهت چرخش اهمیتی برای ما نداشته باشد.

پالس خروجی از این نوع انکودر بصورت شکل زیر می باشد:

اسلاید 10 :

انکودر چرخشی افزایشی (Incremenral Rotary Encoder)
ساختمان و عملکرد آن کاملاً مشابه انکودر چرخشی نسبی است.
بااین تفاوت که این انکودر دو گیرنده و دو فرستنده دارد.
عیب انکودر نسبی در تشخیص جهت حرکت در این انکودر مرتفع می شود.
با ایجاد دو پالس با اختلاف فاز 90 درجه نسبت به هم توسط دو گیرنده و فرستنده
دور بر دقیقه و جهت چرخش را مشخص می کند.

اسلاید 11 :

تعداد شکافها، تعداد پالسهای خروجی در یک دور کامل دیسک کد را مشخص می کنند.
رزولوشن در انکودرهای افزایشی
قادر به تشخیص موقعیت زاویه ای نیست. اگر انکودر به هر دلیلی مثل خاموشی لحظه ای، نویز و یا کثیف بودن دیسک پالسش را از دست بدهد، اطلاعات زاویه ای از بین خواهد رفت و با خطا مواجه خواهیم شد. باید انکودر را صفر کنیم.
برای رفع این مشکل از انکودرهای مطلق استفاده می کنیم.
Resolution تعداد شکاف های موجود بر روی Code Disk.

اسلاید 12 :

(Absolute Shaft Encoder) انکودر چرخشی مطلق
اساس عملکرد انکودر مطلق مشابه انکودر های افزایشی است و فقط دیسک کد آن متفاوت است.
به جای طرح های یکنواختی که در انکودرهای چرخشی و افزایشی وجود دارد انکودر مطلق از الگوهایی متفاوت روی دوایر متحدالمرکز بهره می برد.

اسلاید 13 :

شفت انکودر های مطلق مقدار اندازه گیری شده را بصورت باینری نشان می دهند.
در هر لحظه یک الگوی منحصر به فردی ایجاد می شود.
موقعیت زاویه ای در هر لحظه ای قابل تشخیص است.(حافظه وابسته به ولتاژ ندارند).
بنابراین پس از قطعی ناگهانی منبع تغذیه ویا مشکلاتی از این دست انکودر مکان خود را می فهمد.
Resolution در انکودر مطلق به تعداد دواير هم مرکز بر روی Code Disk بستگی دارد.
به ازاءهرموقعيت فيزيکی نظير زاويه، سرعت، فاصله . يک عدد دیجیتال نسبت داده می شود. 000و001و.
بعد از هر دور چرخش کامل شفت، شمارش بطور مجدد از ابتدا شروع می شود.(Single Turn)
30 bit resolution encoder – Produced by Shinshu University
230 = 1073741824

اسلاید 14 :

يکي ازتفاوتهای اصلی ساختار انکودر مطلق و افزايشی در Code Disk است.
مقایسه شفت انکودر Incremental و Absolute
شفت انکودر مطلق بلافاصله بعد از روشن شدن یا بعد از عیب و نقص از power مقدار موقعیت واقعی را نشان می دهد.

پیچیدگی Absolute از لحاظ اتصالات و ارزیابی از Incremental بیشتر می باشد.

Absolute گرانتر از Incremental می باشد.

اسلاید 15 :

انکودر چرخشی مغناطیسی (Magnetic Rotary Encoder)
از دو بخش یک روتور و یک سنسور تشکیل شده است.
روتور به همراه شفت می گردد.

قطب های N و S بطور یکنواخت بر روی محیط پیرامونی دیسک کد وجود دارند.
اساس کارش استفاده از فن آوری مغناطیس بصورت تشخیص تغییر شدت میدان مغناطیسی
Wheel speed sensors
Angle measurement
Linear displacement measurement
Current measurement
Earth magnetic field detection for compass and navigation applications
Metal detection
Magnetic field measurement
نمونه هایی از کاربردهای عمومی و تخصصی این انکودر:

اسلاید 16 :

عملکرد انکودر چرخشی مغناطیسی

روشهای مختلفی برای تشخیص تغییرات میدان مغناطیسی وجود دارد.
دو روش اصلی تعیین تغییرات میدان مغناطیسی:
اثر هال (Hall Effect)
مقاومت مغناطیسی (Magneto Resistive)
سنسورهای اثر هال
با ردیابی یک تغییر ولتاژ ناشی از انحراف مغناطیسی الکترونها کار می کنند.
(مبدلی است که ولتاژ خروجیش نسبت به تغییرات میدان مغناطیسی اطرافش تغییر می کند)
سنسورهای مقاومت مغناطیسی
تغییرات مقاومت ناشی از میدان مغناطیسی را تعیین می کنند.
جریان عبوری از ماده فرومغناطیس، میدان داخلی، میدان خارجی عمود بر ماده : میدان داخلی جهت میدان خارجی را تغییر داده و در مقابلش مقاومت می کند.

اسلاید 17 :

مقایسه سنسورهای اثر هال و مقاومت مغناطیسی
سنسورهای اثر هال عموماً نسبت به سنسورهای مقاومت مغناطیسی ارزانترند.
سنسورهای مقاومت مغناطیسی عموماً نسبت به سنسورهای اثر هال از دقت بالاتری برخوردارند.
زمانیکه سنسورهای اثر هال در یک انکودر استفاده شوند بخاطر بی ثباتی سنسور، سیگنال های انکودر باخطا و بی ثبات می باشند.

اسلاید 18 :

مقایسه انکودرهای چرخشی نوری و مغناطیسی
دو مورد از آسیب پذیری انکودر های نوری که در انکودرهای مغناطیسی مرتفع شده است:
خرابی درز بندها که به آلودگی ها اجازه ورود می دهد .
صدمه دیدن یا شکستن دیسک کد ناشی از ضربه یا ارتعاش

با وجود اینکه انکودرهای نوری به آلودگی حساس اند، انکودرهای مغناطیسی
علاوه بر آلودگی در آب و حتی روغن نیز به خوبی کار می کنند.
زیرا آلودگی های یاد شده نمی توانند در میدان مغناطیسی تغییری ایجاد کنند.
انکودر های مغناطیسی در مقابل ارتعاش و ضربه بسیار مقاوم تر از انکودرهای نوری هستند.

اسلاید 19 :

مزایا و معایب انکودرها:

مزایای انکودرها:
قابلیت اعتماد و دقت بالا
سیستم فیدبک ارزان
یکپارچگی با الکترونیک
ترکیب فن آوری نوری و دیجیتال
بکارگیری در کاربردهای موجود
اندازه فشرده و کوچک
معایب انکودرها:
موضوع تداخل میدانهای مغناطیسی برای انکودرهای مغناطیسی
تداخل نوری برای انکودر نوری
حساسیت به آلودگی هایی مثل لکه، گرد و غبار و روغن برای انکوودرهای نوری

اسلاید 20 :

کاربرد شفت انکودر(Shaft Encoder Application)
شفت انکودرها برای بسیاری از کاربردهایی که نیاز به فیدبک اطلاعاتی نظیر موقعیت یا زاویه، تعداد دور، سرعت و . یک شفت وبه تبع آن جابجایی، مسافت ، شتاب و . داشته باشیم، متناسب با مکان مورد استفاده انکودرهای مناسب را به کار گرفته می شوند.

صنایع هوا فضا و دفاعی (Aerospace & Defense) : جنگنده ها(مثلاً شیرهای تنظیم سوخت) و رادارها (تنظیم موقعیت)
اتوماسیون کارخانه (Factory Automation) : سرعت نوار نقاله
تجهیزات پزشکی (Medical equipment) : دستگاه های عکسبرداری
توربین بادی (Wind turbines) : جابجایی هوا، سرعت باد و .
روباتیک (Robotic) : رباتهای بازو در خودرو سازی – بازوهای نقاش و جوشکار-
خودرو (Automotive) : سرعت خودرو (سرعت شفت خروجی گیربکس یا سرعت چرخ را اندازه گیری می نماید).، سیستم فرمان
ماشینهای CNC (CNC machines) : در سرو موتور، جاگ دستی، جابجایی میز
و بسیاری از زمینه های دیگر.