مصطلحات الإنكودر
تجمع هذه الصفحة وتشرح بشكل منهجي ومفصّل المصطلحات الفنية الشائعة والمهمة في مجال المشفرات (Encoders)، وتشمل المعلمات الكهربائية، وإشارات الخرج، والبنية الميكانيكية، وبروتوكولات الاتصال، والتكيّف البيئي، ومعايرة الدقة، والسلامة الوظيفية، وحدود التحميل، وغير ذلك من الجوانب. وهي مفيدة للمهندسين ومتكاملي الأنظمة وفِرَق البحث والتطوير والمشترين التقنيين ولجميع المهتمين بالتعمّق في مجال المشفرات.
مصطلحات خرج المشفر والإشارات
| المصطلح | الاختصار الإنجليزي | التعريف |
|---|---|---|
| الدقة | Resolution | عدد الإشارات التي ينتجها المشفر لكل وحدة حركة، وتُستخدم لقياس دقة القياس. يمكن التعبير عنها بـ PPR أو CPR أو bit أو LPI أو CPI وغيرها |
| PPR | Pulses Per Revolution | عدد النبضات لكل دورة (لفة). شائع في المشفرات الدوارة التزايدية، ويدل على عدد النبضات في دورة واحدة كاملة |
| CPR | Counts Per Revolution | عدد العدّات لكل دورة، ويتضمن غالبًا مضاعفة التردد. في حالة المضاعفة الرباعية مثلًا، يكون CPR = PPR × 4 |
| DPI | Dots Per Inch | عدد “النقاط” في كل بوصة، ويُستخدم عادةً في المسح الضوئي البصري عالي الدقة والقياسات الخطية |
| CPI | Counts Per Inch | عدد العدّات في كل بوصة (1 بوصة)، ويُستخدم لتقييم دقة المشفرات الخطية |
| LPI | Lines Per Inch | عدد الخطوط في كل بوصة على شبكة بصرية؛ يُستخدم كذلك لوصف دقة المشفرات أو أجهزة المسح الخطية |
| قناتا A/B | A/B Channels | قناتا إشارة مربعتان متساويتان تزايديّتان (Increamental) في المشفر؛ تحملان طورًا متباينًا بمقدار 90° لتمييز اتجاه الحركة وإجراء العد |
| قناة Z | Zero Pulse / Index | نبضة مرجعية تُخرَج مرة واحدة في كل دورة في المشفر التزايدي، وتُستخدم للعودة إلى نقطة الصفر |
| قناة N | N Channel | تسمية أخرى للقناة Z في بعض العلامات التجارية |
| U/V/W | - | قنوات إشارة تبديل في محرك السيرفو، تُستخدم في التبديل الإلكتروني أو اكتشاف طور المحرك |
| TTL | Transistor-Transistor Logic | مستوى منطقي رقمي قياسي 5 فولط، مناسب لإرسال نبضات عالية السرعة لمسافات قصيرة |
| HTL | High Threshold Logic | منطق بجهد 10–30 فولط مع حصانة عالية ضد التشويش، مناسب للبيئات الصناعية |
| Open Collector | OC | خرج بمجمع مفتوح، يحتاج إلى مقاومة سحب خارجية، ويمكن ضبط مستوى الجهد بشكل مرن |
| Push-Pull | - | خرج دفع-سحب، يمكنه قيادة الحمل في كلا الاتجاهين بدون حاجة لمقاومة سحب، ويُستخدم عادةً في المشفرات الصناعية |
| Line Driver | LD / RS422 | خرج تفاضلي قياسي يُحسّن مقاومة التشويش ويمكنه النقل عالي السرعة لمسافات طويلة |
| خرج الجهد | Voltage Output | خرج تماثلي (مثل 0–5 فولط أو 0–10 فولط)، مناسب للقراءات البسيطة للقيم التماثلية |
| خرج التيار | Current Output | خرج تماثلي شائع بقيمة 4–20 ملي أمبير، يتمتع بمقاومة عالية ضد التشويش، مناسب للنقل لمسافات طويلة |
| PWM | Pulse Width Modulation | يستخدم تعديل عرض النبضة (PWM) لنقل معلومات الموقع أو الزاوية، ويُستخدم في بعض السيناريوهات المخصصة أو الاحتياجات الخاصة |
| 1Vpp/11µApp | - | خرج تماثلي لموجتي الجيب وجيب التمام، شائع في مشفرات الشبكات البصرية أو المغناطيسية، ويُستخدم في التقسيم الفرعي عالي الدقة |
أنواع المشفرات، مبدأ العمل وآليات الاستشعار
| المصطلح | التعريف |
|---|---|
| المشفر التزايدي | يُصدر نبضات متتالية تعبّر عن تغيّر الموقع؛ يحتاج إلى متحكم أو عدّاد يجمع النبضات للحصول على الموقع المطلق |
| المشفر المطلق | لكل موقع رمز فريد؛ يحتفظ المشفر بالموقع حتى بعد انقطاع التيار، وهو مناسب للتطبيقات متعددة المحاور أو عالية الموثوقية |
| المشفر أحادي الدورة | يقيس الموقع ضمن دورة واحدة فقط، بدون تسجيل عدد الدورات |
| المشفر متعدد الدورات | يحتوي على تروس داخلية أو آلية مغناطيسية/حَثّية لتسجيل عدد الدورات؛ يوجد منه نوع ميكانيكي أو إلكتروني |
| المشفر الضوئي | يستخدم مصدر ضوء وشبكة بصرية ومستقبِل ضوئي لقياس بدون تلامس؛ يتمتع بدقة عالية |
| المشفر المغناطيسي | يستفيد من تأثير هول أو تأثير المقاومة المغناطيسية لرصد تغيّرات المجال المغناطيسي؛ لديه حساسية أقل للغبار والزيوت، ومناسب للبيئات القاسية |
| المشفر السعوي | يعتمد على تغيّر المجال الكهربائي بين لوحي مكثف؛ يتميز بهيكل مضغوط ومناسب للأنظمة الخفيفة أو ضيقة المساحة |
| المشفر الحثي | يقيس الزاوية أو الإزاحة عبر الحث الكهرومغناطيسي؛ يمتاز بمقاومة عالية للتداخل الكهرومغناطيسي والاهتزازات |
| مجموعة المشفر | يُعرف أيضًا باسم Kit Encoder؛ تصميم بلا غلاف، يناسب تضمينه داخل المحرك أو وصلات الروبوت وغير ذلك من المساحات الضيقة |
| المشفر الخطي بالسلك | يُستخدم فيه سلك فولاذي وبكرة لقياس الإزاحات الخطية الطويلة (مثل المصاعد والأبواب والرافعات) |
| المشفر الدوّار | يقيس زاوية الدوران وسرعة دوران المحور؛ شائع في المحركات والمنصات الدوارة ومحركات السيرفو |
| المشفر الخطي | يقيس الحركة الخطية، ويستخدم عادةً في آلات التحكم الرقمي (CNC)، وآلات القياس ثلاثية الأبعاد، وصناعة أشباه الموصلات |
| المشفر متعدد القنوات | يخرج عدة إشارات في آن واحد (مثل A/B/Z + UVW + واجهة تسلسلية) لتلبية احتياجات التبديل للمحرك، وتحديد الموقع، والتواصل الشبكي |
| المشفر القابل للبرمجة | يمكن ضبط معاييره (نوع الخرج، الدقة، الاتجاه، إلخ) برمجيًّا أو عبر أجهزة مخصصة |
| تنسيق الترميز | صيغة الشفرة للمشفر المطلق، مثل Gray Code أو Binary أو BCD أو Excess Code وغيرها |
بروتوكولات الاتصال والواجهات الصناعية
| البروتوكول / الواجهة | التعريف |
|---|---|
| SSI | واجهة تسلسلية متزامنة (Synchronous Serial Interface) لنقل بيانات المشفرات المطلقة؛ بسيطة من حيث الهيكلية ومقاوِمة للتشويش |
| BiSS-C | بروتوكول تسلسلي متزامن مفتوح وعالي السرعة، يدعم الاتصال ثنائي الاتجاه وطوبولوجيا السلسلة المتعددة المحاور؛ شائع في المشفرات المطلقة الراقية |
| EnDat | واجهة تسلسلية ثنائية الاتجاه طورتها شركة Heidenhain، تتميز بوظائف فحص واسترجاع عالي الدقة |
| CANopen | بروتوكول مفتوح قائم على حافلة CAN، يعتمد قاموس كائنات (Object Dictionary)، يدعم الشبكات متعددة العقد؛ واسع الاستخدام في الأتمتة الصناعية في أوروبا |
| Profibus-DP | معيار حافلة ميدانية (Fieldbus)، بسرعة نقل عالية ودعم للتبادل الدوري للبيانات؛ يُستخدم في أنظمة التحكم الكبيرة للعمليات والتصنيع المنفصل |
| DeviceNet | بروتوكول حافلة CAN طوّرته Allen-Bradley، يركز على الاتصال البسيط بين الأجهزة والمتحكمات |
| EtherCAT | بروتوكول إيثرنت صناعي في الزمن الحقيقي من شركة Beckhoff، يدعم الساعات الموزعة والمزامنة متعددة المحاور؛ مناسب للتحكم عالي السرعة وعالي الدقة |
| PROFINET | معيار إيثرنت صناعي من شركة Siemens، يجمع بين تقنيات تقنية المعلومات والاتصال في الزمن الحقيقي؛ مناسب لأتمتة المصانع والعمليات |
| IO-Link | بروتوكول اتصال نقطة-إلى-نقطة (Sensors-Actuators) يدعم التشخيص الذكي والضبط عن بُعد |
| Ethernet/IP | من عائلة البروتوكول CIP (Common Industrial Protocol) الذي تروّجه Rockwell؛ ملائم للمحركات الموزعة والأجهزة الميدانية ونظم الإشراف والتحكم وجمع البيانات (SCADA) |
| Modbus RTU/TCP | بروتوكول مفتوح رئيس/تابع (Master/Slave)، مناسب لتوسعة المدخلات والمخرجات البعيدة والأنظمة الموزعة |
| UART | واجهة تسلسلية غير متزامنة شائعة (مثل RS232/RS485)، تُستخدم عادةً في وحدات المشفر البسيطة أو منخفضة التكلفة |
| SPI/I²C | واجهات تسلسلية على مستوى الشرائح (أشباه الموصلات)، تناسب المشفرات الصغيرة أو ذات الاستهلاك المنخفض |
| SERCOS | نظام الاتصال التسلسلي في الزمن الحقيقي (Serial Real-time COmmunication System)، عبر الألياف الضوئية أو الإيثرنت؛ يُستخدم في أنظمة التحكم الرقمي (CNC) والسيرفو عالي الدقة |
مصطلحات التركيب والواجهة الميكانيكية
| المصطلح | التعريف |
|---|---|
| محور صلب | محور المشفر صلب ومصمت؛ يحتاج إلى ربط أو جهاز شد لنقل عزم الدوران |
| محور مجوف | المشفر مجوف المحور، يمكن إدخاله مباشرةً في محور المحرك، ما يقلل الحاجة للمفاصل الإضافية |
| محور شبه مجوف | محور مجوف من جانب واحد، يجمع بين توفير المساحة وسهولة التركيب |
| تركيب بواسطة حافة (فلانجة) | يتم تثبيت المشفر بالجهاز عبر حافة أمامية أو حافة متزامنة؛ شائع وفقًا لمعايير DIN (حافة دائرية أو مربعة) |
| حافة متزامنة | حافة دائرية قياسية (Synchro Flange)، تُثبت بالشد أو بالبراغي |
| حافة شد السيرفو | حافة مزودة بفتحة شد أو فتحات تموضع، تسمح بالمحاذاة والتثبيت السريع على محركات السيرفو أو الأنظمة الميكانيكية |
| مسافة ثقوب التثبيت | المسافة بين ثقوب البراغي في جسم المشفر؛ يجب أن تطابق سطح التركيب في الجهاز |
| عمق التركيب | مدى إدخال محور المشفر أو تجويفه؛ إذا كان قليلًا جدًا يحدث تذبذب، وإذا كان كبيرًا جدًا قد يؤدي للتلف |
| الاقتران (الوصل) | أداة توصل المحور الصلب للمشفر بمحور المحرك/الآلة؛ تشمل الأنواع المرنة أو المطوية أو الصلبة وغيرها |
| التحمّل الشعاعي/المحوري | أقصى حمل شعاعي أو محوري يتحمله مُحمّل (Bearing) المشفر؛ تجاوز هذا الحد يؤثر على العمر الافتراضي والدقة |
التكيف البيئي والموثوقية
| المصطلح | التعريف |
|---|---|
| درجة الحماية IP | مستوى الحماية ضد الغبار والماء بحسب معيار IEC 60529 (مثل IP65, IP67, IP68)؛ كلما زاد الرقم زادت الحماية |
| درجة حرارة التشغيل | نطاق الحرارة الذي يعمل ضمنه المشفر بدقته الاسمية، مثل -20°C إلى +85°C |
| درجة حرارة التخزين | نطاق الحرارة المسموح به عند عدم تشغيل الجهاز |
| مقاومة الاهتزاز | مدى قدرة تركيب المحامل والبنية الداخلية للمشفر على تحمّل الاهتزازات الميكانيكية؛ يُقاس عادةً بوحدة g |
| مقاومة الصدمات | الحد الأقصى للصدمة/التسارع الكبير المفاجئ، يُقاس بوحدة g |
| EMC | التوافق الكهرومغناطيسي (Electromagnetic Compatibility)؛ يشمل المناعة ضد التداخلات الكهرومغناطيسية وعدم إصدار تداخل زائد |
| ESD | مناعة التفريغ الكهروستاتيكي (Electrostatic Discharge)؛ تُقيّم مدى حساسية المشفر لصدمات الكهرباء الساكنة |
| مستوى SIL | مستوى سلامة الوظائف (Safety Integrity Level) مثل SIL2 أو SIL3؛ يُستخدم في التطبيقات الحرجة (المصاعد، الروبوتات، تحكم القطارات وغيرها) |
| MTBF | متوسط الوقت بين الأعطال (Mean Time Between Failures)، ويعكس الموثوقية الكلية للجهاز |
| RoHS / REACH | توجيهات تقييد المواد الضارة / لوائح تسجيل المواد الكيميائية؛ تتعلق بسلامة المواد والالتزام البيئي في تصنيع المشفرات |
الدقة والأخطاء والمصطلحات الخاصة بمعايرة النظام
| المصطلح | التعريف |
|---|---|
| دقة النظام | أقصى انحراف بين قيمة خرج المشفر والموقع الحقيقي، متضمنةً أخطاء المشفر وأخطاء التركيب وأخطاء المتحكم إلخ |
| قوة التمييز | أصغر تغيّر مكاني يمكن للمشفر اكتشافه؛ كلما ازدادت كان بالإمكان رصد حركات أدق |
| التكرارية | مدى اتساق نتائج القياس عند العودة إلى الموقع نفسه عدة مرات؛ تتأثر أساسًا بالفجوات الميكانيكية وتذبذبات الإشارة |
| الخطأ الخطي | انحراف غير خطي بين خرج المشفر والقيمة الحقيقية للإزاحة؛ عادةً يُعالَج بالمعايرة أو عبر برنامج تصحيحي |
| خطأ النقطة الصفرية | الفجوة بين نبضة Z أو إشارة الأصل (Index) والنقطة الصفرية الميكانيكية الفعلية؛ يمكن تصحيحها بالضبط الميكانيكي أو برمجيًّا |
| خطأ الترميز | أخطاء دقيقة ناجمة عن عدم دقة تصنيع القرص أو التوزيع غير المتساوي للأقطاب المغناطيسية أو التركيب الخاطئ إلخ |
| معامل المعايرة | معامل يُستخدم في معايرة النظام أو التعويض الخطي، للمساعدة في تحسين الدقة الكلية |
| التغذية الراجعة PID | في نظام السيرفو يعمل المشفر كمستشعر في حلقة تحكم مغلقة؛ يُستخدم الضبط التناسبي والتكاملي والتفاضلي لضمان متابعة الحركة للهدف المحدد بدقة |
| Hysteresis | خطأ في الرجوع إلى الموقع يحدث عند تغيير اتجاه الحركة؛ يظهر في بعض المشفرات التزايدية أو في أنظمة النقل |
مصطلحات أخرى شائعة وملاحظات إضافية
| المصطلح | التعريف |
|---|---|
| رمز غراي (Gray Code) | أسلوب ترميز تختلف فيه كلمتان متتاليتان في بت واحد فقط؛ يحد من الاهتزاز عند الانتقال بين الأكواد؛ يُستخدم عادةً في المشفرات المطلقة |
| الترميز الثنائي (Binary Code) | يخرج المشفر المطلق القيمة مباشرةً بالصيغة الثنائية، مما يسهل قراءتها في المتحكم |
| رمز BCD (Binary-Coded Decimal) | يمثل كل 4 بت رقماً عشرياً؛ يوجد في بعض المشفرات المطلقة القديمة أو أجهزة القياس |
| Excess Code | نوع من الرموز المنحرفة لتسهيل الانتقالات، يظهر في بعض المشفرات المطلقة القديمة أو الأنظمة المخصصة |
| مجموعة تروس متعددة الدورات | في المشفرات المطلقة متعددة الدورات الميكانيكية، تتابع التروس الداخلية عدد الدورات |
| متعدد الدورات الإلكتروني | يسجل عدد الدورات عبر دائرة إلكترونية داخلية أو ذاكرة مغناطيسية دون استخدام تروس ميكانيكية؛ شائع في المشفرات المدمجة في المحركات السيرفو عديمة الفرش (BLDC) |
| قنوات UVW | إشارات تزايدية للتبديل، تُستخدم لمزامنة ملفات المحرك ثلاثي الأطوار؛ شائعة في محركات السيرفو ومحركات BLDC |
| نسبة الإشارة إلى الضجيج (S/N) (Signal to Noise Ratio) | تقيس مدى وضوح واستقرار إشارة خرج المشفر مقارنةً بمستوى الضوضاء |
| السرعة الدورانية القصوى | أقصى سرعة دوران يمكن للمشفر العمل عندها مع الحفاظ على الدقة؛ تجاوزها قد يشوّه الإشارة أو يزيد من تآكل المحمل |
| السرعة الخطية القصوى | أقصى سرعة انتقال يمكن للمشفر الخطي قياسها دون أخطاء؛ تجاوز هذا الحد قد يتسبب في قصور في معدل الإشارة التزايدية أو عرض الحزمة المطلوبة للبيانات |
| المشفر الاحتياطي (الازدواجي) | مشفر مزدوج المستشعر أو مزدوج الخرج للتطبيقات الحرجة أمنيًّا (مثل نظام SIL3)؛ يستلم المشفر الاحتياطي المهمة إذا فشل المشفر الرئيسي |
المعايير المرجعية والامتدادات
- IEC 60050-351: مصطلحات القياس والتحكم الصناعي
- ISO 13849: معيار سلامة وظائف الماكينات (غالبًا ما يستشهد به في المشفرات الآمنة)
- IEC 60529: تعريف درجات حماية الأغلفة (مستويات IP)
- IEC 61800-5-2: متطلبات السلامة لأنظمة قيادة المحركات ذات السرعات المتغيرة، شائع في السيرفو والمشفرات ذات السلامة الوظيفية
- CiA 406: مواصفات أجهزة المشفر لشبكات CANopen
- IEC 61158: عائلة بروتوكولات الحافلات الميدانية الصناعية (Fieldbus)
- EnDat, BiSS, SERCOS: بروتوكولات اتصال تسلسلي رئيسية للمشفرات
ملاحظة: قد تختلف التعريفات قليلًا وفقًا لكل علامة تجارية أو معيار صناعي. يُنصح بمراجعة دليل المنتج المعني للحصول على تأكيد إضافي. سيتم تحديث هذه الصفحة باستمرار لتشمل مزيدًا من التقنيات المتقدمة وحالات الاستخدام الناشئة. ندعوكم للمساهمة بإضافاتكم ومراجعاتكم على Encoder.wiki!