انکودر چیست و چه نقشی در سیستم های برق دارد؟

انکودر یک تجهیز الکترومکانیکی یا نوری است که وظیفه‌ی آن تبدیل حرکت مکانیکی، اعم از چرخشی یا خطی، به سیگنال الکتریکی دیجیتال یا آنالوگ است. این سیگنال‌ها در ادامه توسط سیستم‌های کنترل، PLCها یا درایورها تفسیر می‌شوند تا اطلاعاتی مانند موقعیت، سرعت یا جهت حرکت یک قطعه یا محور را دریافت کنند. انکودرها یکی از حیاتی‌ترین اجزای سیستم‌های کنترل حرکت به‌شمار می‌آیند و در صنایع گوناگون از جمله اتوماسیون صنعتی، رباتیک، ماشین‌آلات CNC و تجهیزات حمل‌ونقل دقیق کاربرد دارند.

کاربردهای انکودر در صنعت برق

در سیستم‌های برق، به‌ویژه تابلوهای برق صنعتی، انکودر نقش چشم و گوش سیستم را ایفا می‌کند. به‌کمک آن می‌توان فهمید که یک موتور در چه جهتی و با چه سرعتی در حال چرخش است، یا موقعیت یک محور یا صفحه چه وضعیتی دارد. تابلو برق‌ها به‌کمک سیگنال دریافتی از انکودر می‌توانند خروجی مناسب و دقیق را به سایر قطعات و کنترلرها بدهند. بنابراین انکودر را می‌توان عنصر اصلی فیدبک در سیستم‌های کنترلی دانست.

مزایای استفاده از انکودر چیست؟

استفاده از انکودر در سیستم‌های برق به‌ویژه در تابلو برق‌های صنعتی مزایای قابل توجهی دارد. برخی از مهم‌ترین مزایای آن عبارتند از:

۱. دقت بالا در کنترل حرکت

انکودر با ارسال سیگنال دقیق از موقعیت، سرعت و جهت، امکان کنترل بسیار دقیق موتور یا محور را فراهم می‌کند. این دقت در صنایع حساس مانند بسته‌بندی، چاپ و تولید قطعات حساس بسیار مهم است.

۲. افزایش ایمنی سیستم

با داشتن اطلاعات دقیق از موقعیت تجهیزات متحرک، احتمال بروز خطا یا تصادف در سیستم کاهش می‌یابد و در صورت انحراف از مسیر تعریف‌شده، سیستم می‌تواند هشدار دهد یا متوقف شود.

۳. کاهش مصرف انرژی

اطلاع از شرایط دقیق عملکرد تجهیزات امکان بهینه‌سازی مصرف انرژی را فراهم می‌کند. در سیستم‌های هوشمند با دریافت بازخورد از انکودر، تغذیه الکتریکی به‌صورت خودکار تنظیم می‌شود.

۴. هماهنگی بهتر بین اجزا

در ماشین‌آلاتی که چندین محور یا قسمت متحرک دارند، انکودر باعث می‌شود تمام اجزا با یکدیگر هماهنگ حرکت کنند و محصول نهایی دچار نقص نشود.

۵. قابلیت یکپارچه‌سازی با سیستم‌های PLC و HMI

انکودر به راحتی قابل اتصال به سیستم‌های کنترلی هوشمند مانند PLC و HMI است و اطلاعات آن می‌تواند به صورت تصویری و گرافیکی در پنل اپراتور نمایش داده شود.

معایب انکودر چیست؟

در کنار مزایا، انکودرها نیز دارای معایب و محدودیت‌هایی هستند که شناخت آن‌ها در طراحی سیستم‌های صنعتی اهمیت دارد.

۱. حساسیت به آلودگی محیطی

بسیاری از انکودرهای نوری نسبت به گردوغبار، رطوبت و روغن حساس‌اند و در محیط‌های آلوده ممکن است دچار خطا در خوانش شوند.

۲. پیچیدگی در نصب و تنظیم اولیه

نصب انکودر به‌ویژه در موتورهای پرسرعت نیاز به دقت بالا دارد و ممکن است برای کاربران غیرمتخصص چالش‌برانگیز باشد.

۳. قیمت نسبتاً بالا

برخی انکودرهای دقیق و صنعتی هزینه بالایی دارند، به‌ویژه مدل‌های مطلق و با رزولوشن بالا که در پروژه‌های خاص استفاده می‌شوند.

۴. نیاز به کالیبراسیون و نگهداری دوره‌ای

برای حفظ دقت، انکودر باید در فواصل مشخص بررسی و در صورت لزوم کالیبره شود که زمان و هزینه نگهداری را افزایش می‌دهد.

انواع انکودر در صنعت برق

انکودرها براساس نوع سیگنال خروجی، نحوه اندازه‌گیری و مکانیزم داخلی به دسته‌های مختلفی تقسیم می‌شوند.

انکودر افزایشی (Incremental)

این نوع انکودر Incremental Encoders فقط تغییرات موقعیت را ارسال می‌کند و قادر به تشخیص موقعیت مطلق نیست. انکودرهای افزایشی معمولاً سیگنال‌هایی به نام A، B و Z ارسال می‌کنند. سیگنال Z که یک‌بار در هر دور تولید می‌شود به عنوان سیگنال مرجع برای کالیبراسیون استفاده می‌شود.

این نوع انکودرها ساده‌تر، ارزان‌تر و سبک‌تر از مدل‌های مطلق هستند و برای کاربردهایی که فقط سرعت و جهت مهم است، مانند تسمه‌نقاله‌ها، مناسب‌اند.

انکودر مطلق (Absolute)

این انکودرها Absolute Encoders موقعیت دقیق محور را به صورت عددی و یکتا حتی پس از خاموش شدن سیستم حفظ می‌کنند. در نتیجه اگر برق قطع شود و دوباره وصل شود، نیازی به مرجع‌یابی مجدد نیست. انکودر مطلق در پروژه‌هایی که موقعیت دقیق حیاتی است مانند بازوی رباتیک یا سیستم‌های CNC دقیق استفاده می‌شود.

این مدل‌ها در دو نوع Single-turn و Multi-turn عرضه می‌شوند. مدل اول فقط یک دور موقعیت را ذخیره می‌کند ولی مدل دوم می‌تواند چند دور را نیز تشخیص دهد.

انکودر خطی

انکودرهای خطی برای اندازه‌گیری موقعیت خطی طراحی شده‌اند. آن‌ها اغلب در ماشین‌آلات برش و تراش و ابزارهای اندازه‌گیری دقیق کاربرد دارند. این انکودرها شامل یک نوار مدرج و یک هد خوانشگر هستند.

تفاوت بین انکودرهای مختلف

برای درک بهتر تفاوت مدل‌ها، به چند جنبه مهم می‌پردازیم:

۱. خروجی مطلق یا افزایشی

انکودرهای افزایشی فقط تغییر را نشان می‌دهند و برای تعیین موقعیت دقیق نیاز به شمارش دارند. در مقابل، انکودر مطلق اطلاعات لحظه‌ای و دقیق موقعیت را به‌صورت یکتا ارسال می‌کند.

۲. نوع خروجی سیگنال

خروجی انکودرها می‌تواند دیجیتال (مثل پالس مربعی) یا آنالوگ (مثل ولتاژ متغیر) باشد. خروجی دیجیتال دقت و پایداری بیشتری دارد.

۳. نوع سنسور داخلی

انکودرها ممکن است نوری، مغناطیسی یا خازنی باشند. مدل‌های نوری دقت بالاتری دارند ولی حساس‌تر به آلودگی‌اند، در حالی‌که مدل‌های مغناطیسی برای محیط‌های صنعتی خشن مناسب‌ترند.

۴. دقت و رزولوشن

رزولوشن انکودر یعنی تعداد پالس در هر دور چرخش. هرچه رزولوشن بالاتر باشد، دقت اندازه‌گیری نیز بیشتر خواهد بود. برخی مدل‌ها دارای صدها هزار پالس در هر دور هستند.

نکات مهم در انتخاب انکودر

انتخاب انکودر مناسب برای یک پروژه صنعتی نیازمند توجه به پارامترهای متعددی است. برخی از مهم‌ترین نکات عبارتند از:

۱. نوع حرکت (چرخشی یا خطی)

ابتدا باید مشخص شود که انکودر باید حرکت چرخشی را اندازه بگیرد یا خطی. بسته به این مورد نوع انکودر تعیین می‌شود.

۲. دقت و رزولوشن موردنیاز

کاربردهایی مانند رباتیک یا ماشین‌آلات CNC نیاز به انکودرهایی با رزولوشن بسیار بالا دارند. درحالی‌که در کاربردهای ساده‌تر، دقت متوسط نیز کافی است.

۳. نوع محیط کاری

اگر انکودر قرار است در محیطی با رطوبت یا گردوغبار بالا نصب شود، باید مدل ضدآب یا مدل‌هایی با درجه حفاظت IP بالا انتخاب شود.

۴. پروتکل و نوع سیگنال خروجی

در سیستم‌هایی که به PLC یا درایور متصل‌اند، باید از انکودری با خروجی سازگار با آن‌ها استفاده شود (مثلاً خروجی TTL یا HTL).

۵. مکان نصب و فضای موجود

برخی پروژه‌ها نیاز به انکودرهای کوچک و فشرده دارند، در حالی که در برخی دیگر محدودیتی از نظر فضا وجود ندارد.

۶. نیاز به حفظ موقعیت در قطع برق

در سیستم‌هایی که قطع برق رخ می‌دهد ولی باید موقعیت حفظ شود، انکودر مطلق گزینه مناسب‌تری است.

کاربردهای انکودر در صنعت و تابلو برق

انکودر در بسیاری از صنایع نقشی حیاتی دارد. در تابلو برق‌های صنعتی، اطلاعات انکودر به PLC، HMI یا درایورهای الکتریکی منتقل شده و موجب تصمیم‌گیری و صدور فرمان‌های دقیق می‌شود.

درایو موتور

در کنترل سرعت و موقعیت موتورهای الکتریکی، انکودر اطلاعات بازخوردی را فراهم می‌کند تا درایو بتواند سرعت و گشتاور را تنظیم کند.

ماشین‌آلات بسته‌بندی و لیبل‌زنی

در این ماشین‌ها زمان‌بندی دقیق بسیار حیاتی است. انکودر کمک می‌کند تا اجزا با دقت بالا در زمان مشخص فعال یا متوقف شوند.

رباتیک و بازوهای صنعتی

در این سیستم‌ها موقعیت دقیق محورها باید همیشه در کنترل باشد. انکودر در این‌جا مانند چشم عمل کرده و موقعیت‌ها را گزارش می‌دهد.

ماشین‌های CNC و حکاکی

در دستگاه‌های CNC انکودر تعیین می‌کند ابزار دقیقاً در چه موقعیتی قرار دارد و در چه جهتی باید حرکت کند.

نوار نقاله و تجهیزات حمل‌ونقل

برای تنظیم سرعت و توقف دقیق در نقاط موردنظر از انکودر استفاده می‌شود.

سیستم‌های آسانسور و پله‌برقی

در این سیستم‌ها انکودر کمک می‌کند تا توقف دقیق در طبقات انجام شود.

جمع‌ بندی و خلاصه مطلب

انکودرها از اجزای بسیار مهم در صنعت برق و اتوماسیون صنعتی هستند. این تجهیزات با تبدیل حرکت مکانیکی به سیگنال الکتریکی، امکان مانیتورینگ، کنترل و هماهنگی دقیق اجزای متحرک را فراهم می‌کنند. انکودرها در دو نوع اصلی افزایشی و مطلق تولید می‌شوند که هر یک مزایا و معایب خاص خود را دارند.

در تابلو برق‌ها به‌ویژه تابلوهای کنترلی و هوشمند، اطلاعات دریافتی از انکودر برای صدور فرمان‌های دقیق به درایورها و موتورهای صنعتی حیاتی است. انتخاب انکودر مناسب نیاز به بررسی شرایط محیطی، دقت موردنیاز، نوع کاربرد و فضای نصب دارد. اگرچه هزینه اولیه خرید و نصب انکودر ممکن است بالا به‌نظر برسد، اما دقت، امنیت و کارایی که به سیستم می‌دهد ارزش آن را توجیه می‌کند.

سفارش ساخت تابلو برق صنعتی

اگر قصد خرید تابلو برق فشار ضعیف و فشار متوسط را دارید، هم اکنون با کارشناسان شرکت آداک بهین نیرو تماس حاصل فرمایید تا از جدیدترین محصولات و تکنولوژهای صنعت برق بهره مند شوید.

شماره های تماس: 02144491255 و 02634156000