انکودر (رمزگذار) یکی از تجهیزات اتوماسیون صنعتی است که به دلیل کاربردهای ویژۀ آن در اندازه‌گیری، سرعت‌سنجی، شمارش و موارد مشابه دیگر به شکل وسیعی مورد استقبال صنعتگران قرار گرفته است. تا قبل از انکودر خطاهای اتوماسیون در برخی موارد باعث ایجاد خسارات مالی می‌‌شدند چرا که نحوۀ انجام فرآیندها بدون انکودر امروزی از خطای بالایی برخوردار بود.

انکودرها نوعی سنسور هستند. سنسورها داده‌های مناسبی را برای تصمیم‌گیری در اختیار سیستم‌های کنترلی قرار می‌دهند. بنابراین چنانچه سنسورها به درستی عمل نکنند قوی‌ترین پردازشگرها نیز عملکرد مطلوبی نخواهند داشت. انکودرها نیز نوعی از سنسورها هستند و در نوع دورانی آن‌ها بطور مثال، هنگامی ‌که شفت آن به حرکت در می‌آید، پالسی را متناسب با میزان چرخش یا حرکت خطی تحویل می‌دهند. این پالس این امکان را می‌دهد تا میزان تغییر در مکان، سرعت، شتاب یا زاویه چرخشی را تعیین کنید.

وظیفۀ اصلی انکودر گرفتن بازخورد از حرکت دستگاه‌ها و تبدیل آن به یک دادۀ قابل استفاده برای سیستم‌های کنترلی و پردازشگرهاست. واژه انکودر (Encoder) در فارسی به رمزگذار ترجمه شده است. دلیل این نامگذاری به تبدیل حرکت به رمز (کد) توسط انکودر است. به عبارت دیگر، انکودر یک حرکت مکانیکی (خطی و دورانی) را به سیگنال الکتریکی تبدیل کرده تا بتوان مشخصه‌های متفاوتی را از آن سیگنال مورد استفاده قرار داد، یا به طور ساده‌تر انکودرها وسایلی هستند که حرکت دورانی یا خطی را به سیگنال دیجیتالی ۰ یا ۱ تبدیل می‌کنند. قابل ذکر است که بعضی از انکودرها خروجی آنالوگ (۰ تا ۱۰ ولت و یا ۴ تا ۲۰ میلی آمپر) دارند.

 

از جمله کاربردهای انکودر در صنعت و کارخانجات می‌توان به استفاده از آن در کارخانجات فولاد، دستگاه‌های نساجی، دستگاه‌های برش چوب و CNC، دستگاه‌های تولید کاشی و سرامیک و کارخانجات سیمان اشاره کرد.

اصول عملکرد انکودر

برای نمونه عملکرد یک انکودر نوری را تشریح می کنیم: در یک انکودر نوری افزایشی از پرتوی نور استفاده می‌شود که از دیسک عبور می‌کند که دارای خطوط مات در یک الگوی خاص است، تا حدودی شبیه پره‌های یک چرخ.

در طرف دیگر دیسک یک حسگر نور قرار دارد که نور را بر اساس الگوی روی دیسک تفسیر می‌کند. پالس‌های نور سپس به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌شوند تا از طریق خروجی انکودر به پردازنده ارسال شوند.

 

کاربرد انکودر

انکودر در تکنولوژی‌های مختلف، از حرکت (motion)  استفاده می‌کند و آن را به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌کند. سپس این سیگنال به دستگاه کنترل‌کننده مانند PLC  فرستاده شده و مقیاس پذیر (scaled) می‌شود، تا قابل استفاده در برنامه باشد.

از انکودر برای بررسی و اندازه‌گیری پارامتر‌های مختلفی استفاده می‌شود از جمله:

اندازه‌گیری سرعت

یکی از کاربرد‌های مهم انکودر در کنترل سرعت الکتروموتور می‌باشد. برای کنترل سرعت الکتروموتور از یک اینورتر (Inverter)  استفاده می‌شود. انکودر با فیدبکی که از الکتروموتور می‌گیرد در اعمال مقدار سرعت مورد نظر بطور دقیق و ثابت مورد استفاده قرار می‌گیرد.

اندازه‌گیری و کنترل موقعیت

یکی دیگر از کاربرد‌های مهم انکودر‌ها در صنعت در نوار نقاله‌ها است؛ برای کارکرد نوار نقاله شما نیاز به مشخص کردن اندازۀ حرکت و نقطۀ‌ مورد نظر برای توقف نوار نقاله خواهید داشت. این مورد به راحتی با انکودر قابل انجام است. برای این منظور کافی‌ست خروجی انکودر اندازه‌گیری شده و با اعمال ضرایب گیربکس و کوپلینگ‌ها مسافت طی‌شده به دست ‌آید. این پروسه منجر به کنترل موقعیت می‌شود.

جهت چرخش شفت

از دیگر کاربردهای این وسیله تعیین جهت چرخیدن اسپیندل یا همان ساعت‌گرد و پادساعت‌گرد بودن آن است.

 

انواع انکودرها

به دلیل شرایط و کاربردهای متفاوت، انکودرهای متفاوتی نیز داریم که در زیر سعی شده دسته‌بندی‌های متفاوت آنها را ذکر کنیم:

انکودر از لحاظ ساختار

• انکودرهای خطی
• انکودرهای چرخشی یا دورانی

یک انکودر چرخشی به حرکت چرخشی پاسخ می‌دهد در حالی که انکودرهای خطی به حرکت در طول مسیر مستقیم (خطی) پاسخ می‌دهند. انکودر چرخشی اغلب به عنوان انکودر شافت شناخته می‌شود و یک دستگاه الکترومکانیکی است که موقعیت یا حرکت زاویه‌ای شافت را به سیگنال‌های خروجی آنالوگ یا دیجیتال تبدیل می‌کند.

 

انکودرها از لحاظ مکانیزم عملکرد

تفاوت در ماهیت کمیت فیزیکی‌ای که مبنای عملکرد انکودر است به معنای تفاوت در روش اندازه‌گیری آن انکودر است و این یک مسئلۀ ضروری در تعیین مزایا و معایب انکودرهاست.

انکودرها بر اساس روش اندازه‌گیری به انواع زیر طبقه‌بندی می‌شوند:

• نوری
• مغناطیسی
• خازنی

انکودرها از نظر نوع خروجی سیگنال

• مطلق
• افزایشی

انکودر مطلق با استفاده از چندین فرستنده و گیرنده که دارد موقعیت دقیق زاویه‌ای را اندازه‌گیری می‌کند. دقت اندازه‌گیری زاویه به تعداد سنسورها بستگی دارد. دقت اندازه‌گیری این نوع انکودر بر اساس تعداد بیت سنجیده می‌شود. از مزایای این نوع انکودر می‌توان به این اشاره کرد که بر خلاف انکودرهای افزایشی در صورت قطع و وصل شدن پاور مشکلی در اندازه‌گیری به وجود نمی‌آید و موقعیت سیستم کاملا مشخص است. مزیت دیگر آن این است اگر به هر دلیلی یک پالس توسط انکودر دیده نشد با مشاهدۀ پالس بعدی زاویه دقیق باز هم معتبر است و مشکلی در محاسبات به وجود نمی‌آید.

از انکودر افزایشی برای شمارش تعداد پالس، سرعت، موقعیت و … استفاده می‌شود. این انکودر برای مشخص کردن موقعیت نسبی زاویه و جهت چرخش از دو سنسور که با هم اختلاف فاز ۹۰ درجه دارند استفاده می‌کند. دقت این مدل انکودر بر اساس تعداد پالس مشخص می‌شود. مثلا انکودری که ۳۶۰ پالس در یک دور می‌دهد دارای دقت ۱ درجه می‌باشد. از مزایای این انکودر می‌توان به قیمت ارزان‌تر آن نسبت به انکودرهای مطلق اشاره کرد و از معایب آن می‌توان به این مساله اشاره کرد با قطع و وصل پاور موقعیت قبلی خودش را به خاطر نمی‌آورد. به همین دلیل برای اپلیکیشن‌هایی که از این نوع انکودر استفاده می‌کنند یک نقطۀ مبدا باید در نظر گرفت. عیب دیگر این انکودر این است که اگر به هر دلیلی پالسی از دست برود و دیده نشود دقت برنامه و الگوریتم دچار مشکل می‌شود.