تحقیق مقاله انکدر دوار

انکدردوار که انکدور محور (‌Shaft encoder) نیز نامیده می شود عبارتست از یک دست الکترومکانیکی که برای تبدیل موقعیت زاویه‌ای (θ) یک محور انتقال به یک کمیت آنالوگ و یا یک کد دیجیتال استفاده می شود این وسیله که در واقع نوعی ترانزیستور( مبدل ) به شمار می آید : در جاهایی چون رباتیک ،‌در بالای لنزهای عکاسی ، در دستگاه های ورودی کامپیوتر ( از قبیل موس های اپتومکانیکی و...) و در ایستگاه های رادار دوار استفاده می گردند .

این دستگاه ها دو نوع عمده دارند : نوع مطلق (absolute type) و نوع افزایشی (Ineremental)

انکدر  دوار  مطلق :

ساختمان انکدر

نوع دیجیتال آن به ازای هر زاویه ‌مشخص از محور (θ) یک کد دیجیتال منحصر به فرد ایجاد می کند . یک ورق فلزی ( برش یافته با مکانیسمی پیچیده ) به یک دیسک جدا کننده که کاملاً‌با محور درگیر می باشد چسبیده شده است .

 یک سری کنتالتهای لغزان بر روی یک  هسته ساکن فیکس شده اند . به طوری که هر کنتاکت در مقابل ورقه ‌فلزی در فواصل مختلف از محور جاروب می شود. هنگامی که دیسک به همراه محور می چرخد تعدادی از کنتاکت ها با ورق فلزی در تماس قرار می گیرند . درحالی که بقیه در درون gap قرار می گیرند  جایی که ورقه دارای شیار (‌بریدگی ) است این ورقه ‌ فلزی به یک منبع جریان الکتریکی وهر کنتاکت به یک سنسور الکتریکی مجزا متصل است . ورقه فلزی طوری طراحی شده است که هر موقعیت زاویه‌ای ممکن برای  محول تولید یک کد باینری منحصر به فرد می کند که در آن برخی کنتاکت ها به منبع جریان  متصل می شوند . و دیگر کنتاکتها در حالت Off باقی می مانند. این کد را می توان توسط قطعات کنترلی از قبیل میکروپروسسور ، برای مشخص کردن زاویه محور ( Shaft) دیگر کرد .

آنکدر آنالوگ مطلق یک کد آنالوگ دوتایی منحصر به فرد تولید می کند که می تواند با استفاده از الگوریتم های خاص به صورت موقعیت زاویه‌ای مطلق محور دیگر شود .

 انکدینگ باینری استاندارد :

انکدر دوار برای دستگاه های اندازه گیری زاویه ، 3 بیتی هستند . درونی ترین حلقه معادل کنتاکت 1 در جدول است سکتورهای سیاه On هستند درجه های صفر در سمت راست و افزایش زاویه در جهت پادساعتگرد است . مثالی از کد باینری در یک انکدر بسیار ساده با سه کنتاکت در زیر نشان داده شده است .

در حالت کلی ، اگر n‌، کنتاکت وجود داشته باشد، تعداد موقعیت های مجزای محور برابر 2n خواهد بود در این مثال n‌برابر 3 و لذا 23=8 موقعیت مختلف می توان برای محور در نظر گرفت .

در انکدر ارائه شده در مثال فوق ، کنتاکتها یک شمارش باینری استاندارد به عنوان چرخش های محور تولید می کنند . البته یک مشکل وجود دارد و آن اینکه چنانچه دیسک در بین دو سکتورمجاور قرار گیرد و یا به عبارت دیگر کنتاکتها به طور کامل در یک خط قرار نگیرند‌، امکان تعیین زاویه محور وجود نخواهد داشت . برای روشن شدن این مسئله ، حالتی را در نظر بگیرید که زاویه ‌محور از 179.9º به 180.1º تغییر میکند (‌تغییر حالت از سکتور 3 به سکتور 5) در این حالت چه اتفاقی می افتد ؟

 در چند لحظه طبق جدول فوق ، طرح کنتاکتها از حالت OFF-ON-ON به حالت ON- OFF- OFF تغییر می یابد . اما در واقع این اتفاق نمی افتد در یک سیستم عملی ، کنتاکتها هرگز کاملاً در یک خط قرار نمی گیرند .

و بنابراین هر کدام در یک لحظه متفاوت سوئیچ می شوند نه به طور همزمان . چنانچه ابتدا کنتاکت 1 سوئیچ شود به دنبال آن کنتاکت 3 و سپس کنتاکت 2 سوئیچ می شود .

 برای مثال ترتیب واقعی کدها به صورت زیر خواهد بود :

در حالت ابتدایی

OFF-ON- ON

حالت اول :‌کنتاکت ON1  می شود

ON- ON - ON

حالت دوم : کنتاکت OFF3 می شود

ON – ON – OFF

حالت سوم : کنتاکت OFF2 می شود

ON- OFF- OFF

حال به سکتورهای متناظر با این کدها در جدول دقت کنید . به ترتیب داریم 7.8.4 و سپس 5.

 بنابراین با توجه به ترتیب کدهای تولید شده ، به نظر می رسد که محور از سکتور 4 به سکتور 8 پرش کرده است و سپس به عقب برگشته (‌به سکتور 7) ودر نهایت باز هم به عقب بر می گردد ( سکتور 5) و این جایی است که انتظار می رفت محور در آنجا یافت شود . در بسیاری از مواقع  ، این رفتار نامطلوب است و می تواند منجر به خرابی سیستم گردد. برای مثال ، چنانچه انکدر در بازوی یک ربات استفاده شود ، کنترلر ممکن است فکر کند که بازو در موقعیت اشتباه قرار گرفته است و در نتیجه با چرخش آن حول و حوش 180º سعی در تصحیح خطای مذکور نماید که این امر ممکن است منجر به آسیب دیدن بازوی ربات گردد.

گری انکدینگ Gary en coding

 انکدر دوار برای دستگاه های اندازه گیری زاویه توسط 3 بیت کدگری منعکس شده باینری مشخص می شوند دورنی ترین حلقه متناظر با کنتاکت 1 در جدول است سکتورهای سیاه on هستند درجه های صفر در سمت راست و افزایش زاویه در جهت پادساعتگرد است.

 برای رفع مشکل موجود در انکدر ارائه شده قبلی از گری انکدینگ استفاده شده است.

این یک سیستک باینری شمارش است که در آن دو کد مجاور تنها در یک مکان اختلاف دارند برای مثال سه کنتاکت ارائه شده قبلی ، نسخه کد شده باکری چنین خواهد بود :

در این مثال انتقال از سکتور 4 به سکتور 5، مانند دیگر انتقالها ، شامل تغییر حالت یک کنتاکت از حالت on‌به off و یا برعکس می باشد این بدان معناست که ترتیب کدهای اشتباه نشان داده شده در مثال قبل در این حالت نمی تواند رخ دهد .

 انکدر دوار افزایشی incremental rotary encoder

 انکدرهای دوار افزایشی ، به عنوان انکدر های ربعی quadrature encoder نیز شناخته می شوند . این نوع انکدرها (‌که انکدرهای دوار اضافی relative rotary encodery نیز نامیده می شوند. دارای دو خروجی هستند که خروجی های ربعی نام دارند. آنها می توانند به دو صورت مکانیکی یا نوری باشند . در نوع نوری دو track کد شده باگری وجود دارد ، در حالی گرانکدرهای از نوع مکانیکی دارای دو کنتاکت هستند که توسط بادامک های روی محور گردان تحریک می شوند . این نوع انکدرها نیاز به debouance دارند و نوعاً به عنوان پتانسیومترهای دیجیتال روی تجهیزات شامل دستگاه های مصرف کننده استفاده می شوند. امروزه اغلب برای استریوهای جدید خانگی و یا اتومبیل از انکدرهای دوار مکانیکی جهت صوت استفاده می کنند. به خاطر این واقعیت که سوئیچ های مکانیکی به debouncing نیاز دارند‌، انواع مکانیکی آنها تنها به حرکت های دورانی محدود شده اند.

 انکدر های دوار افزایشی به سبب پایین بودن قیمت شان ( فقط به دو سنسور نیاز دارند ) نسبت به سایر انکدرها‌، بسیار بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد. این واقعیت که انکدرهای افزایشی تنها از دو سنسور استفاده می کنند، خللی در دقت آنهاایجاد نمی کند. طوری که هم اکنون می توان انکدرهای افزایشی با بیش از 000/10 شمارش در هر دور چرخش در بازار یافت .