تبلیغات اینترنتیclose
انکودرها

به طور کلی این حس کننده ها به دو دسته ی کلی افزایشی و مطلق تقسیم می گردند.

درنوع افزایشی در مقابل یک چرخش مشخص،یک پالس در خروجی انکودر ظاهر می گردد و در نوع مطلق به ازای هر موقعیت زاویه ای یک کد کامل در خروجی ظاهر می شود.

انکودرهای مطلق از یک منبع نور و یک دیسک کد شده که روی یک محور چرخنده قرار دارد و یک چشم الکترونیکی تشکیل شده اند.از یکLED میتوان به عنوان منبع نور استفاده کرد.

نور را به وسیله یLED از یک طرف به صفحه ای که با خانه های سیاه و سفید در ردیف های مختلف کد شده است می تابانند .

در طرف دیگر به وسیله ی یک OPTO_ARRAY(یک آرایه از اپتیک های الکترونیکی که در یک ردیف قرار دارند)خانه های سیاه و سفید را تشخیص می دهند.

با هر حرکتی یک ترکیب دیگر از خانه های سیاه و سفید که روی صفحه قراردارند درمقابل یک فوتو ترانزیستور قرار می گیرندو به تعداد بیت های به کار رفته ، آشکار سازهای نوری عبور یا عدم عبور نور را نشان میدهند و این کدها به سیگنال های الکتریکی تبدیل می شوند.

شکل زیر یک انکودر مطلق را نشان میدهد:

روشهای مختلفی برای کد کردن موقعیت ها وجوددارد:

دودویی(Binary)

گری(Gray)

BCD

کد گری یک کد یک پله ایست ؛یعنی درهرحالتی که موقعیت عوض می شود فقط یک بیت تغییرمی کند.

از آنجا یی که یک بیت ازکد گری به تنهایی نمی تواند مقدار را مشخص کند باید تبدیل به باینری شود.این کار به وسیله ی یک مبدل که از یک سری XOR تشکیل شده است انجام می گیرد.

شکل زیر سه نوع کد به کار رفته در انکودر های مطلق را نشان می دهد:

در انکودر های افزایشی ،صفحه ی متصل به محور گردنده دارای تعدادی سوراخ به فاصله های مساوی روی محور خودمی باشد. با عبورنور ازاین سوراخها و دریافت آنها(به صورت پالس) توسط یک حس کننده نوری و شمارش آنها میتوان موقعیت را اندازه گرفت.

شکل زیر یک انکودر افزایشی را نشان می دهد:

افزایش تعداد سوراخها بستگی به کیفیت نور و نیز امکانات فیزیکی جهت کوچک ساختن سوراخها دارد. هرچه سوراخها کوچکتر باشد،نور باید دارای شعاع باریکتری جهت عبور نور از آن باشد.

یک راه استفاده از لیزر به جای نور می باشد.
راه دیگراستفاده ازیک سوراخ ثابت وبه همان اندازه سوراخ های متحرک جلوی حس کنندۀ نوری است دراین صورت گر چه امکان برخورد نور به سوراخهای مجاورهم وجوددارد، ولی تغییرات نور دریافتی بیشتر ازحالتی است که حس کننده مستقیماً در مقابل سوراخها قرار گرفته باشد.

از طرفی کوچک شدن سوراخها جهت بالا بردن قدرت تفکیک باعث می شود که نور کمتری به حس کننده رسیده و لذا باید حساسیت آن را بالاتر برد جهت رفع این مشکل می توان به جای استفاده از تنها یک سوراخ ثابت ازتعدادی سوراخ که همگی به یک فاصله و کاملا مساوی سوراخهای متحرک می باشند،استفاده نمود.

در این حالت در مقایسه با حالت تک سوراخی ،اگر مثلا ازn سوراخ ثابت استفاده شود شدت نور دریافتیn برابر شده بدون آنکه قدرت تفکیک کم شود و یا از حس کننده با حساسیت بالاتر استفاده گردد.

شکل بعدخروجی یک نوع انکودر افزایشی خیلی ساده که به معروف است را نشان میدهد:tachometer encoder نام

یکی از نقاط ضعف این نوع ساده عدم توانای آن در تشخیص جهت حرکت می باشد.البته اطلاعات مربوط به سرعت رامی توان با شمارش پالسهادر یک زمان مشخص اندازه گیری کرد.

جهت بر طرف نمودن عیب فوق ، بیشتر انکودر های افزایشی دارای دو سوراخ در کنار هم می باشند. بدین ترتیب شکل موج حاصل ازهرسوراخ که به صورت کانال A وB نشان داده شده اند، دارای اختلاف فاز 90 نسبت به یکدیگر خواهند بود.

ورودی zero _index در شکل زیر
جهت صفر کردن شمارنده ،بعد از یک دور کامل به کار رفته است.(نقطه ی مرجع)

حال برای تشخیص جهت حرکت می توان تقدم و یا تأخر این دو موج نسبت به یکدیگر را با یک مدار منطقی مطابق شکل زیر بررسی نمود.به علت وجود نوسانات و نیز لرزش در سیستمها ، وجود سیستم تشخیص جهت بسیار مهم می باشد.

بسیاری از کارخانجات سازنده قطعات ic ،مدار مناسب جهت انجام مراحل آشکارسازی فوق را تولید و به نام های تجاری quadrature decoder و یا مدار antijitter عرضه می نماید. از جمله می توان به آی سی 2000_HCTL از کارخانۀ HP اشاره کرد.مشخصۀ این آی سی دراسلاید بعد آمده است.

در روش آشکار سازی(quadrature detection) می توان بهقدرت تفکیک یک،دو و یا چهار برابر رسید.برای این کار به مدارات اضافه نیاز است.به عنوان مثال به کمک یک انکودر دئ کاناله با 2500 سوراخ میتوان تا 10000 پالس به ازای هردور ایجاد کرد و به قدرت تفکیک کسری از صدم درجه دست یافت.

انکودرهای مغناطیسی

انكودرهاي مغناطيسي توسط اثرهال و اثر مگنتورزيسيتو(MR) و رلوكتانس متغيير عمل مي كنند. آنچه در انواع انكودرهاي مغناطيسي مشترك است، اين است كه در همگي آنها يا يك آهنرباي حلقه‌اي بر يك شفت قرار گرفته است و يا چرخ دنده به جاي آن داريم كه از جنس مواد فرومغناطيسي مي‌باشد. اما تفاوت در انكودرهاي مغناطيسي مربوط به بخش ضبط تغييرات است.(Pickup)

اين بخش يا از سنسورهاي اثرهال يا سنسورهاي AMR استفاده مي‌كند و يا از رلوكتانس متغير استفاده خواهد نمود.نمايي از انكودرهاي اثرهال و سنسورهاي AMR در اسلاید بعد آمده است.

بخش Pickup در انكودرهاي مغناطيسي رلوكتانس متغير از يك سيم پيچ كه در ميدان مغناطيسي يك آهنرباي دايمي قرار گرفته است تشكيل شده است. با عبور دندانه هاي چرخ دنده از مقابل آن ضريب نفوذپذيري تغيير مي كند و درنتيجه با تغيير B باعث توليد ولتاژي در پايانه هاي سيم پيچ مي شود.

انكودرهاي مغناطيسي دو نوع مطلق و افزايشي دارد. در نوع افزايشي از همان روش انكودرهاي نوري استفاده مي شود . در نوع مطلق نيز شبيه انكودرهاي نوري مطلق از كد باينري و براي افزايش ضريب اطمينان از كد گري (Gray) استفاده مي شود كه در هر تغيير موقعيت تنها يك تغيير در بيت هاي آن اتفاق مي افتد.

ويژگي هاي عمومي

انكودرهاي مغناطيسي داراي ويژگيهاي زير مي باشند :

هزينه انكودرهاي مغناطيسي 10 تا 20 درصد كمتر از انكودرهاي نوري است.

عمر طولاني

حدود 50% اجزاي كمتري را شامل مي شوند.

انعطاف پذيري ساختمان آنها باعث مي شود تا آماده سازي ماشين آلات با هزينه ناچيزي انجام شود.

قابليت قرارگيري در قطعات يكپارچه

كاربردها :

فيدبك موتور، رباتيك، فيدبك پدال، موقعيت دندانه ها، موقعيت سنجي چند محوري ، موقعيت سنجي آنتن GPS

پزشكي : سنسور موقعيت اشعه ايكس، سنسور موقعيت دستگاه CATSCAN و دستگاه MRI

مقايسه انكودرهاي نوري و مغناطيسي

چرا انکودرهای مغناطیسی بیش از انکودرهای نوری به کار می روند؟

می توان گفت انکودرهای نوری به 3 دلیل زیر بسیار آسیب پذیر ترند:

دیسک نوری ممکن است دراثر لرزش یا ضربه شکسته و خرد شود.

تحمل انکودرهای نوری در اثر فشار از بین می رود.

چربی ، گرد وغبار و آب در اثردرزگیری نکردن درست انکودر به درون آن راه می یابند.

بیشتر انواع انکودرها به صورت درزگیری شده از کارخانه خارج می شوند.در طول زمان تغییرات دما موجب ایجاد فشار و در نتیجه از بین رفتن درزهای انکودر می شود.در این صورت راهی برای عبور مواد ذکر شده به درون انکودر پیدا می شود.اغلب بیشترین مشکل در اثر ورود هوای مرطوب به انکودر و سپس تراکم،میعان و انجماد آن صورت می گیرد.

انکودرهای مغناطیسی در بسیاری از مواردی که انکودرهای نوری کارآمد نیستند راه را برای ماهموار می کنند .برخی از برتری های انکودرهای مغناطیسی بر انکودرهای نوری را میتوان اینطور بیان کرد:

مقاوم در برابر شک،لرزش و دمای بالا

عدم حساسیت نسبت به چربی،رطوبت و گردوغبار

چرا آلودگی ها (چربی،گردوغبار،آب و....) موجب از کار افتادن انکودرهای نوری می شود؟


انکودرهای نوری نیاز دارند که خطوط کوچک روی دیسک را به طور دقیق ببینند.بنابراین اگر هرگونه آلودگی روی دیسک باشد اشتباه خواهند کرد.در صورتیکه انکودرهای مغناطیسی اینگونه نیستند.

به تازگی گروهی از شرکتها مثل Avtron انکودرهای نوری با دیسک های نشکن طراحی کرده اند.آنها از درزگیری های فوق العادهای استفاده کرده اند که مانع ورود آلودگی به انکودر می شود.علاوه براین مقاومت بیشتری در مقابل رنج بزرگتری از تغییرات دما نسبت به رقبای خود دارند.

چه زمانی انکودرهای نوری برتر از انکودرهای مغناطیسی هستند؟

به طور کلی انکودرهای نوری پالسهای بیشتری در یک دوران می توانند ایجاد کنند.برای بیش از 2048 پالس در دوران شاید انکودرهای نوری تنها انتخاب باشند.در گذشته انکودرهای نوری حتی در همین تعداد پالس در هر دوران نیز دقیق تر از گروهی از انکودرهای مغناطیسی بودند.

اين سنسور از يک نوار تشکيل شده که بر روي آن در نقاط مختلف حساسه‌هايي نسبت به نور، وجود دارد. اين نوار به جسمي که مي‌خواهيم سرعتش را اندازه‌گيري کنيم متصل مي‌شود. در بيرون توسط يک شمارنده مي‌توانيم پالسهايي را که در حساسه‌ها ايجاد مي‌کنند دريافت کرده و با شمارش آنها موقعيت جسم متحرک را تعيين کنيم. در نظر گرفتن موقعيت سيستم در زمان نيز سرعت جسم را به ما مي‌دهد.

از اين نوع از سنسورها در اندازه‌گيري سرعت‌هاي خطي كمتر استفاده مي‌شود. هم به خاطر رنج كم و هم به خاطر مدار بهسازي سنگين‌تر از انواع ديگر كاربرد صنعتي كمتري داشته و بيشتر در حد يك ايده باقي مانده است.

صفحه قبل صفحه بعد
نظر شما
نام : *
پست الکترونیک :
وب سایت/بلاگ :
*
:) :( ;) :D
;)) :X :? :P
:* =(( :O @};-
:B /:) =D> :S
کد امنیتی : *


برچسب ها: ,
موضوع : | لينك ثابت
نوشته شده در تاريخ شنبه 2 دی 1391 توسط حميد تلك آبادي