انکودرهای افزایشی تنهای یک مدل از انکودر ها بوده است ، تصور کنید که قصد راه اندازی یک پروژه اتوماسیون صنعتی را دارید که در آن نیاز به اندازه گیری سرعت،زاویه و موقعیت حرکت یک نوار نقاله،بازوی روباتهای صنعتی،موقعیت حرکت لیفتراک های صنعتی،ماشین های cnc ، آسانسورها، ماشین های بسته بندی،ماشین های چاپ و بی نهایت پروژه و نیاز های متفاوت در صنعت که در هرکدام استفاده های متفاوتی از انکودر می شود، انکودرهای افزایشی یکی از چند مدل انکودرهای موجود در صنعت می باشد که در این آموزش در مورد اتصال این نوع به کنترلر ها صحبت خواهیم کرد.
با انواع انکودرها به صورت کلی آشنا شدیم و کم و بیش آنها را شناختیم و دانستیم که دهها کمپانی مختلف در دنیا این قطعه بسیار حساس را با برندهای متفاوت تولید میکنند.حال موقع آن رسیده که برای پروژه خود بر طبق نیازمان انکودری مناسب انتخاب کنیم، باید به یک نکته در مرحله خرید انکودر توجه کرد و آن این است که انتخاب انکودری که خروجی آن با ورودی کنترلر تطابق داشته باشد.
اتصال انکودرهای افزایشی به کنترل کننده
انکودرهای افزایشی تنهای یک مدل از انکودر ها بوده است ، تصور کنید که قصد راه اندازی یک پروژه اتوماسیون صنعتی را دارید که در آن نیاز به اندازه گیری سرعت،زاویه و موقعیت حرکت یک نوار نقاله،بازوی روباتهای صنعتی،موقعیت حرکت لیفتراک های صنعتی،ماشین های cnc ، آسانسورها، ماشین های بسته بندی،ماشین های چاپ و بی نهایت پروژه و نیاز های متفاوت در صنعت که در هرکدام استفاده های متفاوتی از انکودر می شود، انکودرهای افزایشی یکی از چند مدل انکودرهای موجود در صنعت می باشد که در این آموزش در مورد اتصال این نوع به کنترلر ها صحبت خواهیم کرد.
دهها کمپانی مختلف در دنیا این قطعه بسیار حساس را با برندهای متفاوت تولید میکنند
باید به یک نکته در مرحله خرید انکودر توجه کرد و آن این است که انتخاب انکودری که خروجی آن با ورودی کنترلر تطابق داشته باشد.
خروجی های انکودرها
معمولا این تجهیزات با خروجی های مختلفی ساخته می شوند:
- TTL
- HTL
- Sin/Cos
- CANopen
- SSI
- Gray/binary
- EtherNet/IP
- PROFINET
- EtherCAT
- PROFIBUS
- DeviceNet
- Analog 4-20 mA
- Analog 0-10 V
قبل از شروع به هر کاری ما در ابتدا باید خروجی های مختلف را بشناسیم تا بتوانیم بهترین راه حل برای اتصال آن به کنترلر را انتخاب نماییم.
انکودر با خروجی های افزایشی Incremental
انکودرهای افزایشی معمولا با خروجی های متفاوتی تولید میشود که ما سعی میکنیم آنها را به شما معرفی نماییم :
تک خروجی یا تک کانال : یک خروجی با تعداد پالس مشخص در یک دور با نام A که از این کانال فقط برای کاربردهای چرخش در یک جهت میتوان استفاده کرد و عمل شمارش و کنترل سرعت ساده انجام داد.
دوخروجی یا دو کانال : دو خروجی با تعداد پالس مشخص در یک دور با نام های A و B که سیگنال خروجی B با A 90 درجه اختلاف فاز دارد.توسط این دو سیگنال میتواند جهت چرخش را تشخیص داد.
سه خروجی یا سه کانال : یک خروجی با نام Z اضافه می شود که یک پالس در هر دور در خروجی ایجاد می کند.که ساده ترین روش برای اندازه گیری سرعت استفاده از این پالس می باشد.
پالس های خروجی انکودر
مهمترین مشخصه انکودرها تعداد پالس خروجی آنها می باشد،برای مثال اگر مشخص شود ۱۰۰۰ پالس ، به این معنی می باشد که در خروجی آن ۱۰۰۰ پالس به ازای یک دور چرخش دریافت می کنید. البته این تعداد پالسها در خروجی های A , B وجود دارد و در خروجی Z فقط یک پالس به ازای هر چرخش ایجاد می شود.
تشخیص جهت چرخش انکودر
جهت تشخیص جهت چرخش انکودر باید به پالس های خروجی سیگنال های A , B توجه کنید.
تشخیص جهت چرخش انکودر
مدارات راه انداز خروجی های انکودرها
در خروجی های انکدورها مدارات متفاوتی برای راه اندازی و درایو شدن آنها وجود دارد که معمول ترین آنها HTL ها و TTL ها هستند و این خروجی ها جای درایورهای قدیمی تر را گرفته اند مانند :
- Open Collector NPN
- Open Collector PNP
- Voltage Output
مدار راه انداز خروجی NPN Open-Collector :
این نوع خروجی ها در میکروکنترلرها،plc ها و مدارات الکترونیکی وجود دارند که در صورتی که فعال شود در پایه OUTPUT عمل current sinking اتفاق می افتد که به این معنا می باشد که جریان از مداری که به output متصل شده است کشیده و تامین می شود.
مدار راه انداز خروجی NPN Open-Collector
مدار راه انداز خروجی Pull-Up
این نوع مدارات درواقع همان مدار بالا می باشد که با توجه به نام آن توسط مقاومت های الکتریکی خروجی آن را به ولتاژ تغذیه داخلی متصل کرده اند که به اصطلاح به این عمل Pull-Up می گویند.معمولا از این نوع خروجی زمانی استفاده میشود که در ورودی شمارنده ها و plc از مدار Pull-Up استفاده نشده باشد.
مدار راه انداز خروجی Pull-Up
مدار راه انداز خروجی Push-Pull
به این مدار گاهی اوقات totem-pole گفته می شود که در واقع این خروجی این مدار ترکیب دو مدار pnp – npn ترانزیستوری بوده که خروجی آن به صورت sinking و sourcing می باشد.هنگامی که سیگنال خروجی در وضعیت Low باشد جریان به صورت sinking و زمانی که خروجی در وضعیت High باشد جریان به صورت sourcing میباشد.
این نوع خروجی در اروپا بسیار محبوب بوده و در آمریکا هم استفاده زیادی از آن می شود ولی مشکل اصل آن نویز پذیری آن می باشد.
مدار راه انداز خروجی Push-Pull
مدار راه انداز خروجی Differential Line Driver
این مدار الکتریکی که در خروجی انکودر ها استفاده بسیار زیادی از آن می شود اصلاح شده Push-Pull بوده که سیگنال معکوس هرکدام از خروجی ها هم ساخته می شود در این حالت به دلیل دیفرانسیلی بودن سیگنال مشکل اصلی مدار Push-Pull حل شده و در برابر نویز استقامت بیشتری دارد این خروجی به line Drive معروف بوده که مطالبت با استاندارد RS-422 دارد که سطح ولتاژ در آنها ۵ولت میباشد.
مدار راه انداز خروجی Differential Line Driver
مدار راه انداز خروجی HTL
این مدار در واقع همان مدار اصطلاح شده Push-Pull و یا totem-pole می باشد که در خروجی خود سطح سیگنالی برابر با ولتاژ تغذیه خود یا همان Vss در تصویر زیر دارد.که این ولتاژ از ۸ الی ۳۰ ولت نیز میتواند متغییر باشد.
مدار راه انداز خروجی HTL
مدار راه انداز خروجی TTL
این مدار در واقع همان Differential Line Driver بوده ،سطح ولتاژ خروجی ۵Vdc به صورت ثابت می باشد که این مقدار ولتاژ ارتباطی به ولتاژ تغذیه نداشته ،که به غیر از سیگنال های A – B – Z سیگنالهای معکوس آنها را در خروجی ایجاد میکند.
این مدار ۲ سطح ولتاژ برای تغذیه را میتواند پشتیبانی کند، ۴٫۷۵ تا ۵٫۵ ولت که در واقع می توان جایگزین مدار خروجی open collector شود و یا ولتاژ ۸ تا ۳۰ ولت
که سیگنال دیفرانسیلی خروجی آن کاملا با استاندارد RS-422 مطابقت دارد و همچنین کیفیت سیگنال خروجی آن در فرکانس های بالا بسیار قابل قبول بوده و نویز بر روی سیگنال خروجی تاثیری نداشته است.
مدار راه انداز خروجی TTL
اتصالات یک انکودر به شمارنده (counter)
برای موارد ساده و یا فعالیت هایی که زیاد از لحاظ تحلیل پیچیده نباشد میتوان از شمارنده های موجود در بازار استفاده کرد ما در این آموزش از مثالهای برند آتونیکس استفاده کرده ایم.
تصاویری از انکودرهای افزایشی برند آتونیکس
همانطور که در تصویر بالا مشاهده میکنید متوجه این موضوع می شویم که انکودرها با مدلهای مختلفی از شفت ها ساخته می شوند و بنا بر نیاز ما در پروژه ها ، مدلهای مختلفی برای اتصال به قسمت مکانیکی را پشتیبانی می کند.
برای انتخاب انکودر مناسب باید بر اساس جدول محصولات برند آتونیکس عمل کنیم:
جدول انتخاب انکودرهای افزایشی اتونیکس
با توجه به جدول بالا ما میتوانیم بر حسب نیاز خودمان انکودر مناسب با آن را انتخاب و خریداری نماییم. قطر شف ، تعداد پالس خروجی ، تعداد خروجی ها ، نوع مدار راه انداز خروجی ، منبع تغذیه و نوع کابل از مواردی است که میتوان بسته به نیاز آنها را انتخاب کرد و کد محصول را بدست آورد.همان طور که مشاهده کردید مدار راه انداز خروجی قابل انتخاب می باشد و شما باید برحسب مدار ورودی شمارنده خودتان خروجی مناسب را انتخاب نمایید.
مدارات خروحی این سری از انکودرها
- مدار راه انداز Line Drive
- مدار راه انداز NPN Open collector
- مدار راه انداز Totem pole
- مدار راه انداز Voltage output
انتخاب مدل شمارنده
ما در این مثال فرض را برای این میگیریم که انکودر ما بر روی یک نوار نقاله نصب شده که با استفاده از انکودر ما باید طول محصولی که بر روی نوارنقاله میگذرد را اندازه گیری نماییم و فرمان به یک جک نیوماتیکی بدهد که محصول را برش دهد در واقع ما قصد دارید محصولمان را با اندازه های دلخواهمان برش دهیم.شمارنده ای که ما انتخاب کردیم مدل CT6S-2p می باشد.که به بررسی ورودی های این شمارنده میپردازید تا بتوانیم انکودر مناسب را انتخاب نماییم.
بررسی ورودی های شمارنده
این شمارنده در کاتالوگ آموزشی ذکر کرده که ورودی هایی مجاز هستند به شمارنده متصل شوند که به صورت Voltage input و no voltage input باشد و طریقه سیم بندی آن را هم به شرح زیر بیان کرده است.
پشتیبانی از ورودی no voltage
پشتیبانی از ورودی Voltage
با توجه به مدارات بالا ما فقط از انکورهایی که مدار راه انداز خروجی آنها Voltage output , NPN Open collector بوده میتوانیم استفاده کنیم که طریقه سیم کشی آن در بالا مشخص شده است.
