سبد خرید شما خالی است.
مقایسه انکودرهای نوری و مغناطیسی
اهمیت انکودرها:
موتورها انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل میکنند و اجزای متصل به خود را به حرکت درمیآورند. اما حرکت دادن قطعات به تنهایی کافی نیست؛ برای دستیابی به دقت بالا در بسیاری از سیستمها (مانند حرکت مستقیم یک ربات دو چرخ)، سنسورها باید سرعت و موقعیت شفت موتور را به دقت اندازهگیری کنند. اینجاست که سنسورهای زاویه (Angle Sensors) و انکودرها (انکودر نوری و انکودر مغناطیسی) اهمیت خود را نشان میدهند.
انواع سنسورهای اندازهگیری زاویه شفت (Angle Sensors):
سنسورهای زاویه، موقعیت چرخشی یا سرعت یک شفت را تشخیص میدهند. برای تشخیص سرعت شفت موتور، میتوانید از انکودرهای مطلق (Absolute) یا افزایشی (Incremental) استفاده کنید. انکودر مطلق موقعیت دقیق شفت را نشان میدهد، در حالی که انکودر افزایشی تنها تغییرات تدریجی موقعیت را گزارش میکند که برای اندازهگیری سرعت کاملاً کافی است.
تکنولوژیهای اندازهگیری زاویه در طول زمان پیشرفت چشمگیری کردهاند:
- سینکروها (Synchros):
سینکروها از قدیمیترین تجهیزات برای اندازهگیری زاویه به شمار میروند. صنایع مختلف (بهویژه در صنایع نظامی و هوایی) در گذشته از این سنسورهای الکترومغناطیسی و آنالوگ، به وفور استفاده میکردند. اما امروزه انکودرهای دیجیتال به دلیل ابعاد کوچکتر، وزن کمتر و راهاندازی سادهتر، جای سینکروها را گرفتهاند.
- انکودرهای نوری (Optical Encoders):
نسل جدیدی از سنسورها هستند که با استفاده از نور، دقت اندازهگیری را به شکل چشمگیری افزایش دادند.
- انکودرهای مغناطیسی (Magnetic Encoders):
جدیدترین و مقاومترین نسل سنسورها به شمار میروند که با استفاده از میدان مغناطیسی، محدودیتهای انکودرهای نوری را به طور کامل برطرف کردهاند.
اساس کار انکودر نوری:
یک انکودر افزایشی نوری سه بخش اصلی دارد:
یک فرستنده (معمولاً یک LED مادون قرمز)، یک دیسک کدگذاری شده و یک سنسور نوری (مانند فوتودیود).
این دیسک مدرج مستقیماً روی شفت موتور قرار میگیرد و همزمان با چرخش موتور میچرخد. روی سطح دیسک، بخشهای متناوب شفاف و کدر وجود دارد. فرستنده یک پرتو نور ساطع میکند؛ با چرخش دیسک، پرتو نور به صورت متناوب توسط شیارها عبور میکند و یا بخشهای کدر مسیر آن را مسدود میکنند. در نهایت سنسور نوری این تغییرات را دریافت کرده و یک سیگنال منطقی (صفر و یک) تولید میکند تا میزان چرخش شفت را نشان دهد.
اساس کار انکودر مغناطیسی:
انکودر افزایشی مغناطیسی مکانیزمی بسیار هوشمندانهتر و مقاومتر دارد. در این سیستم، یک دیسک مغناطیسی (آهنربای چندقطبی متشکل از قطبهای شمال و جنوب) مستقیماً روی شفت موتور قرار میگیرد. در مقابل این دیسک، سنسورهای اثر هال یا Hall-Effect وظیفه تشخیص تغییرات میدان مغناطیسی را بر عهده دارند.
با چرخش موتور و دیسک مغناطیسی، سنسور اثر هال تغییرات قطبها (از شمال به جنوب یا برعکس) را حس کرده و خروجی خود را تغییر میدهد. برای اندازهگیری سرعت، یک سنسور تکبعدی کفایت میکند، اما برای تشخیص همزمان سرعت و جهت چرخش (ساعتگرد یا پادساعتگرد)،میتوانید از دو سنسور تکبعدی با اختلاف زاویه ۹۰ درجه یا یک سنسور دوبعدی استفاده کنید.
مقایسه عملکرد انکودرهای نوری و مغناطیسی:
اگرچه همه انکودرهای نوری را به دلیل داشتن رزولوشن و دقت بالا می شناسند، اما معایب متعدد این تجهیزات، انکودرهای مغناطیسی را به انتخابی برتر در بسیاری از کاربردهای صنعتی تبدیل کردهاست.
در ادامه مزایای بینظیر انکودرهای مغناطیسی را در مقایسه با نقاط ضعف انکودرهای نوری بررسی میکنیم:
- مقاومت بینظیر در برابر آلودگیهای محیطی:
گرد و غبار، خاک، روغن، رطوبت یا سایر ذرات محیطی،دیسک انکودر نوری را مسدود میکنند، و کارکرد آن را مختل میسازند. در مقابل کثیفی، روغن، گرد و غبار یا رطوبت هیچ آسیبی به عملکرد انکودرهای مغناطیسی نمیزند. به همین دلیل، برای سیستمهایی که در محیطهای خشن و آلوده صنعتی کار میکنند، انکودر مغناطیسی گزینهای بیرقیب محسوب میشود.
- طول عمر بالا و دوام مکانیکی فوقالعاده:
سازندگان دیسکهای نوری را معمولاً از جنس شیشه یا پلاستیک میسازند. به همین دلیل، ضربه و ارتعاشات مداوم آسیب زیادی به آنها میزند. همچنین فرستندههای نوری نیز با گذشت زمان مستعد خرابی هستند. در مقابل، سنسورهای مغناطیسی قطعات شکننده ندارند و در برابر لرزش و ضربه بسیار مقاوم هستند، که این امر طول عمر سیستم را به شدت افزایش میدهد.
- مصرف انرژی بسیار پایینتر:
فرستندههای نوری برای تولید پرتو نور به جریان نسبتاً بالایی نیاز دارند و شارژ باتری را سریعتر خالی میکنند. انکودرهای مغناطیسی جریان بسیار کمتری مصرف میکنند. به همین دلیل، بهترین انتخاب برای رباتها و دستگاههای شارژی به شمار میروند.
- ابعاد کوچکتر و قیمت مقرونبهصرفه:
سازندگان برای محافظت از انکودرهای نوری در برابر ذرات خارجی، آنها را درون محفظههای آببندی شده (Seal) قرار میدهند. این کار ابعاد دستگاه را بزرگتر میکند و هزینهها را افزایش میدهد. در مقابل انکودرهای مغناطیسی یا Angle Sensors برای کار در شرایط سخت، به آببندی خاصی نیاز ندارند. در نتیجه ابعاد بسیار کوچکتر و قیمت اقتصادیتری ارائه میدهند.
کاربردهای صنعتی انکودرها و سنسورهای زاویه
با توجه به ویژگیهایی بررسی شده، مهمترین کاربرد این سنسورها در صنعت به شرح زیر است:
- رباتیک و اتوماسیون:
انواع رباتها، از رباتهای مسیریاب کوچک گرفته تا بازوهای صنعتی بزرگ، برای کنترل دقیق سرعت و مسیر حرکت به انکودرها متکی هستند. این انکودرها با دریافت فیدبک از سرعت موتورها، حرکت ربات در خط مستقیم یا چرخش در زوایای دقیق را تنظیم میکنند.
- ماشینآلات CNC و دستگاههای تراشکاری:
این تجهیزات برای موقعیتیابی دقیق ابزار برش و اجرای تراشکاریهای حساس، به انکودر ها متکی هستند.
- صنعت خودرو و هوافضا:
سازندگان خودرو و تجهیزات هوایی، این سنسورها را در سیستمهای فرمان برقی، کنترل دقیق عملکرد موتور و پایش زاویه چرخها به کار میبرند.
- خطوط تولید و نوار نقالهها:
مدیران خطوط تولید به دلیل وجود گرد و غبار زیاد در محیط کارخانه، انکودرهای مغناطیسی را برای پایش مداوم سرعت نوار نقالهها و موتورهای صنعتی انتخاب میکنند.
انکودرهای نوری در گذشته به دلیل دقت بالا، استاندارد اصلی بازار به شمار میرفتند. اما پیشرفت تکنولوژی و روی کار آمدن انکودرهای مغناطیسی و Angle Sensors قواعد بازی را کاملا تغییر داد. انکودرهای مغناطیسی چالشهای اساسی مانند حساسیت به آلودگی، مصرف انرژی بالا و ابعاد بزرگ را برطرف کردند و اکنون جایگاه نخست را در صنایع مختلف دارند. اگر برای پروژه یا دستگاه صنعتی خود سنسوری میخواهید که سالها بدون خرابی کار کند و گرد و غبار یا رطوبت محیط عملکرد آن را مختل نکند، انکودر مغناطیسی بهترین انتخاب شما خواهد بود.
شرکت دانش بنیان لیو پرتو صنعت، به عنوان طراح و تولید کننده انواع سنسورهای صنعتی و تجهیزات ابزاردقیق، آماده ارائه خدمات در زمینه تولید و تامین انواع انکودرهای نوری و مغناطیسی به مشتریان عزیز میباشد.
