اصطلاحات انکودر
این صفحه به‌صورت سیستماتیک، اصطلاحات فنی متداول و مهم در حوزهٔ انکودرها را گردآوری و به‌طور مفصل توضیح می‌دهد. این اصطلاحات شامل پارامترهای الکتریکی، سیگنال‌های خروجی، ساختار مکانیکی، پروتکل‌های ارتباطی، سازگاری با محیط، کالیبراسیون دقت، ایمنی عملکردی، محدودیت‌های بار و موارد دیگر است. این محتوا برای مهندسین، یکپارچه‌سازان سیستم، پژوهشگران و توسعه‌دهندگان، خریداران فنی و سایر علاقه‌مندان به درک عمیق در زمینهٔ انکودرها مناسب است.
واژگان خروجی انکودر و سیگنال‌ها
| اصطلاح | مخفف انگلیسی | تعریف |
|---|---|---|
| وضوح (رزولوشن) | Resolution | تعداد سیگنال‌هایی که انکودر به ازای واحد حرکت تولید می‌کند و برای ارزیابی دقت اندازه‌گیری به‌کار می‌رود. با PPR، CPR، bit، LPI، CPI و ... بیان می‌شود. |
| PPR | Pulses Per Revolution | تعداد پالس در هر دور چرخش؛ غالباً در انکودرهای افزایشیِ چرخشی مشاهده می‌شود و نشان می‌دهد در یک دور کامل چند پالس تولید می‌شود. |
| CPR | Counts Per Revolution | شمارش‌های هر دور (Count)، اغلب همراه با ضرب فرکانس است. به طور مثال، در چهاربرابرخوانی (x4)، CPR = PPR × 4 |
| DPI | Dots Per Inch | تعداد “نقاط” در هر اینچ؛ در اسکن‌های نوری با وضوح بالا و اندازه‌گیری‌های خطی استفاده می‌شود |
| CPI | Counts Per Inch | تعداد شمارش‌ها در واحد طول (یک اینچ) و برای سنجش وضوح در انکودرهای خطی به‌کار می‌رود |
| LPI | Lines Per Inch | تعداد خطوط به ازای هر اینچ روی شبکهٔ نوری (grating)؛ در انکودرهای خطی یا اسکنرها برای بیان رزولوشن استفاده می‌شود |
| فاز A/B | A/B Channels | دو خروجی موج مربعی در انکودر افزایشی با اختلاف فاز ۹۰ درجه؛ برای تشخیص جهت حرکت و شمردن پالس‌ها کاربرد دارد |
| فاز Z | Zero Pulse / Index | پالس مرجع در انکودر افزایشی که در هر دور تنها یک بار خارج می‌شود و جهت بازگشت به موقعیت صفر (مرجع) استفاده می‌شود |
| کانال N | N Channel | در برخی برندها نام جایگزین فاز Z |
| U/V/W | – | کانال‌های سیگنال کموتاسیون در سرووموتورها، برای کموتاسیون الکترونیکی یا تشخیص فاز موتور |
| TTL | Transistor-Transistor Logic | تراز استاندارد دیجیتال 5 ولت؛ مناسب انتقال پالس با سرعت بالا در فواصل کوتاه |
| HTL | High Threshold Logic | تراز منطقی ۱۰ تا ۳۰ ولت با مقاومت بالا در برابر نویز؛ مناسب محیط‌های صنعتی |
| Open Collector | OC | خروجی کالکتور باز که نیاز به مقاومت کشش بالا (pull-up) دارد و امکان انعطاف در تراز ولتاژ را فراهم می‌کند |
| Push-Pull | – | خروجی پوش-پول، قادر به درایو بار در هر دو جهت، بدون نیاز به مقاومت کشش بالا؛ در انکودرهای صنعتی متداول است |
| Line Driver | LD / RS422 | استاندارد خروجی دیفرانسیلی؛ مقاومت بالایی در برابر نویز دارد و ارسال با سرعت زیاد در مسافت طولانی را ممکن می‌کند |
| خروجی ولتاژی | Voltage Output | شکل خروجی آنالوگ (مثلاً ۰–۵ ولت یا ۰–۱۰ ولت)؛ برای خواندن سادهٔ کمیت‌های آنالوگ مناسب است |
| خروجی جریانی | Current Output | خروجی آنالوگ، معمولاً ۴ تا ۲۰ میلی‌آمپر، با مقاومت بالا در برابر نویز و مناسب انتقال در فواصل طولانی |
| PWM | Pulse Width Modulation | از تغییر پهنای پالس برای انتقال اطلاعات مکانی یا زاویه‌ای استفاده می‌کند و در کاربردهای سفارشی یا خاص به کار می‌رود |
| 1Vpp/11µApp | – | خروجی آنالوگ سینوسی/کسینوسی، متداول در انکودرهای شبکهٔ نوری یا مغناطیسی با هدف تقسیم‌بندی دقیق‌تر (فاین) |
انواع انکودر، اصل عملکرد و روش‌های تشخیص
| اصطلاح | تعریف |
|---|---|
| انکودر افزایشی | خروجی پالس‌های پیوسته به معنی افزایش موقعیت؛ در این حالت برای تعیین موقعیت مطلق، پالس‌ها باید در یک کنترلر یا شمارنده جمع شوند |
| انکودر مطلق | در هر موقعیت، کد منحصربه‌فردی وجود دارد؛ حتی با قطع تغذیه نیز موقعیت از دست نمی‌رود. مناسب برای کاربردهای با اعتمادپذیری بالا یا سامانه‌های پیچیده چندمحوره است. |
| انکودر تک‌دور | تنها موقعیت یک دور را اندازه می‌گیرد و تعداد دورها را ثبت نمی‌کند |
| انکودر چنددور | مجموعه‌ای از چرخ‌دنده، ساختار مغناطیسی یا القایی داخلی برای ذخیره تعداد دور؛ شامل مدل‌های مکانیکی و الکترونیکی |
| انکودر نوری | از منبع نور، شبکه (grating) و گیرنده نوری برای اندازه‌گیری بدون تماس بهره می‌برد و وضوح و دقت بالایی دارد |
| انکودر مغناطیسی | پدیدهٔ هال یا اثر مغناطومقاومتی را برای آشکارسازی تغییرات میدان مغناطیسی به کار می‌گیرد؛ نسبت به گردوغبار و روغن حساسیت کمتری دارد و مناسب محیط‌های سخت است. |
| انکودر خازنی | تغییر توزیع میدان الکتریکی بین صفحات خازن را حس می‌کند؛ دارای ساختار فشرده و مناسب سامانه‌های سبک با محدودیت فضایی |
| انکودر القایی | زاویه یا جابه‌جایی را با القای الکترومغناطیسی اندازه می‌گیرد؛ مقاومت خوبی در برابر نویز الکترومغناطیسی و لرزش بالا دارد |
| انکودر کیت | معروف به Kit Encoder، طراحی بدون قاب بیرونی (housing) و مناسب برای جاسازی در موتور یا مفصل‌های ربات و ... |
| انکودر کابلی | از یک سیم فولادی و قرقره برای اندازه‌گیری جابه‌جایی خطی طولانی استفاده می‌کند؛ در بالابرها، سیستم‌های درب، جرثقیل و ... کاربرد دارد. |
| انکودر چرخشی | زاویه و سرعت چرخشی یک شفت را اندازه می‌گیرد؛ در موتور، میز چرخان و درایوهای سروو به‌طور گسترده کاربرد دارد |
| انکودر خطی | حرکت انتقالی را اندازه‌گیری می‌کند؛ در CNC، دستگاه‌های اندازه‌گیری سه‌بعدی (CMM) و تجهیزات نیمه‌هادی استفاده می‌شود |
| انکودر چندکاناله | به‌صورت همزمان چند نوع سیگنال (مانند A/B/Z + UVW + رابط سریال) خروجی می‌دهد؛ نیازمندی‌های کموتاسیون موتور، تشخیص موقعیت و ارتباط شبکه را برآورده می‌کند. |
| انکودر قابل‌برنامه‌ریزی | نوع خروجی، وضوح و جهت آن قابل تنظیم از طریق نرم‌افزار یا وسیلهٔ مخصوص است. |
| فرمت کدگذاری | قالب کد خروجی انکودر مطلق؛ مانند Gray Code، Binary، BCD، Excess Code و ... |
پروتکل‌های ارتباطی و رابط‌های صنعتی
| پروتکل/رابط | تعریف |
|---|---|
| SSI | Synchronous Serial Interface: ارتباط سریال همزمان برای انتقال داده‌های انکودر مطلق؛ ساختاری ساده و مقاومت بالا دربرابر تداخل دارد |
| BiSS-C | پروتکل سریال همزمان با سرعت بالا و ساختار باز؛ ارتباط دوطرفه کامل (full duplex) و پشتیبانی از توپولوژی زنجیره‌ای؛ متداول در انکودرهای مطلق رده‌بالا |
| EnDat | رابط سریال دوطرفه از هایدنهاین (Heidenhain)، دارای قابلیت بررسی خطا و بازخورد با وضوح بالا |
| CANopen | پروتکلی باز مبتنی بر گذرگاه CAN که با یک شیء‌نگار (object dictionary) کار می‌کند، پشتیبان شبکه چندگره‌ای؛ در اتوماسیون صنعتی اروپا رایج است |
| Profibus-DP | استاندارد فیلدباس، دارای نرخ باد بالا و پشتیبانی از تبادل دادهٔ چرخه‌ای؛ در سامانه‌های بزرگ کنترل فرایند و تولید پراکنده به‌کار می‌رود |
| DeviceNet | پروتکل گذرگاه CAN ارائه‌شده توسط Allen-Bradley، مناسب برای ارتباط ساده بین تجهیزات و کنترلرها |
| EtherCAT | پروتکل مبتنی بر اترنت صنعتی برای زمان واقعی (Real-time) از بکهوف (Beckhoff)، پشتیبانی از ساعت‌های توزیع‌شده و هماهنگ‌سازی چندمحوره؛ مناسب کنترل سریع و دقیق |
| PROFINET | استاندارد اترنت صنعتی ارائه‌شده توسط زیمنس (Siemens)، ترکیب فناوری IT با ارتباط بلادرنگ؛ مناسب اتوماسیون کارخانه‌ای و فرایندی |
| IO-Link | پروتکل نقطه‌به‌نقطه بین حسگر و عملگر، با پشتیبانی از تشخیص هوشمند و تنظیمات پارامتر از راه دور |
| Ethernet/IP | بخشی از خانواده CIP (Common Industrial Protocol) و تحت پشتیبانی راکول (Rockwell)؛ کاربرد در درایوهای توزیع‌شده، ادوات میدانی و SCADA |
| Modbus RTU/TCP | پروتکل باز مادروبرده (master-slave)، مناسب برای گسترش ساده ورودی/خروجی و سیستم‌های توزیع‌شده |
| UART | رابط سریال نامتقارن عمومی (مانند RS232/RS485)، رایج در ماژول‌های انکودر ساده یا کم‌هزینه |
| SPI/I²C | رابط‌های سریال در سطح تراشه، مناسب طراحی انکودرهای کوچک یا کم‌مصرف |
| SERCOS | SErial Real-time COmmunication System، پروتکل کنترل حرکت بلادرنگ بر پایهٔ فیبر نوری یا اترنت؛ در CNC و سرووهای با دقت بالا استفاده می‌شود |
واژگان ساختار نصب و رابط‌های مکانیکی
| اصطلاح | تعریف |
|---|---|
| شفت توپر (solid shaft) | شفت مرکزی انکودر از یک استوانهٔ توپر تشکیل شده و برای انتقال گشتاور به کوپلینگ یا وسیلهٔ مهار خارجی نیاز دارد |
| شفت توخالی (hollow shaft) | انکودر با شفت خالی که می‌تواند مستقیماً در شفت موتور قرار گیرد و نیاز به کوپلینگ اضافی را کاهش می‌دهد |
| شفت نیمه‌توخالی | شفتی که بخشی از آن خالی و انتهای آن مسدود است؛ توازن میان صرفه‌جویی در فضا و نصب آسان را تأمین می‌کند |
| نصب با فلنج | اتصال انکودر با فلنج جلو یا سینکرو (synchro flange) به دستگاه؛ در استاندارد DIN رایج است (شکل گرد یا چهارگوش) |
| سینکرو فلنج | فلنج گرد استاندارد نصب که با بست یا پیچ محکم می‌شود |
| فلنج گیرنده سروو | دارای شیار گیرنده یا سوراخ‌های موقعیت‌دهی، برای تراز سریع و نصب روی سرووموتور یا سیستم مکانیکی |
| فاصله سوراخ‌های نصب | فاصلهٔ بین سوراخ‌های پیچ روی بدنهٔ انکودر؛ باید با سطح نصب ماشین مطابقت داشته باشد |
| عمق نصب | مقداری که شفت یا بوش توخالی انکودر داخل می‌رود؛ اگر کم باشد حرکت شل و اگر زیاد باشد احتمال آسیب هست |
| کوپلینگ | رابط بین شفت توپر انکودر و شفت موتور/مکانیکی؛ انواع رایج شامل کوپلینگ انعطاف‌پذیر، کوپلینگ بال‌دار (بِلّو)، کوپلینگ صلب و ... |
| بار شعاعی/محوری | حداکثر نیروی شعاعی یا محوری که یاتاقان انکودر قادر به تحمل آن است؛ تجاوز از آن باعث کاهش طول عمر و افت دقت می‌شود |
سازگاری محیطی و قابلیت اطمینان
| اصطلاح | تعریف |
|---|---|
| رتبه‌بندی IP | مطابق استاندارد IEC 60529 برای محافظت در برابر گردوغبار و آب (مثلاً IP65, IP67, IP68)؛ هرچه رقم بالاتر باشد، حفاظت بیشتر است |
| دمای کاری | محدودهٔ دمایی که انکودر در آن با دقت اسمی کار می‌کند، مانند ۲۰- تا ۸۵+ درجهٔ سانتی‌گراد |
| دمای نگهداری | محدودهٔ دمایی مجاز برای نگهداری انکودر در حالت بدون تغذیه |
| مقاومت در برابر لرزش | توانایی یاتاقان‌ها و ساختار داخلی انکودر در تحمل ارتعاشات مکانیکی؛ معمولاً با واحد g بیان می‌شود |
| مقاومت در برابر ضربه (shock) | حداکثر شتاب یا ضربه کوتاه‌مدت مجاز؛ با واحد g سنجیده می‌شود |
| EMC (سازگاری الکترومغناطیسی) | شامل مصونیت در برابر تداخل الکترومغناطیسی و کنترل نشر تداخل‌های ناخواستهٔ خود دستگاه |
| ESD | مصونیت در برابر تخلیه الکترواستاتیک (Electrostatic Discharge) که حساسیت انکودر به شوک‌های الکتریسیتهٔ ساکن را بیان می‌کند |
| SIL سطح (Safety Integrity Level) | مانند SIL2 یا SIL3، برای کاربردهای ایمنی حساسی همچون آسانسور، ربات، کنترل خطوط ریلی و ... |
| MTBF | میانگین زمان بین دو خرابی (Mean Time Between Failures) که نشانگر قابلیت اعتماد کلی دستگاه است |
| RoHS / REACH | دستورالعمل محدودیت مواد خطرناک / مقررات ثبت مواد شیمیایی؛ سازگاری مواد انکودر با الزامات زیست‌محیطی و ایمنی را در بر می‌گیرد. |
واژگان دقت، خطا و کالیبراسیون سیستم
| اصطلاح | تعریف |
|---|---|
| دقت سیستم | بیشینهٔ انحراف بین مقدار خروجی انکودر و موقعیت واقعی؛ شامل خطاهای انکودر، خطاهای نصب و خطای کنترلر است |
| قدرت تفکیک | کمترین تغییر مکان که انکودر قادر به تشخیص آن است؛ هرچه بیشتر باشد، انکودر حرکت‌های کوچک‌تری را ثبت می‌کند |
| تکرارپذیری | معیاری برای سنجش یکنواختی نتایج در بازگشت مکرر به همان موقعیت؛ عموماً از لقّی مکانیکی و نویز سیگنال تأثیر می‌پذیرد |
| خطای خطی | انحراف غیرخطی بین خروجی انکودر و مقدار واقعی جابه‌جایی؛ معمولاً از طریق کالیبراسیون یا جبران نرم‌افزاری کاهش می‌یابد |
| خطای نقطهٔ صفر (zero offset) | انحراف بین پالس Z یا سیگنال مبنا و نقطهٔ صفر مکانیکی واقعی؛ می‌توان به‌صورت مکانیکی یا نرم‌افزاری آن را تصحیح کرد |
| خطای کدگذاری | نواقص جزئی ناشی از ساخت دیسک، توزیع نامنظم قطب‌های مغناطیسی یا نصب اشتباه و ... |
| ضریب کالیبراسیون | پارامتری برای کالیبراسیون سیستم یا جبران خطی؛ به بهبود دقت کلی کمک می‌کند |
| بازخورد PID | در سیستم سروو، انکودر به عنوان حسگر در حلقه بستهٔ کنترل عمل می‌کند؛ از طریق تنظیمات تناسبی، انتگرالی و مشتقی (PID) حرکت به دقت هدف دنبال می‌شود. |
| هیسترزیس | خطای بازگشت مکان در تغییر جهت حرکت، تا حدی ناشی از لقی یا اصطکاک؛ در برخی انکودرهای افزایشی یا سامانه‌های انتقال رخ می‌دهد |
سایر اصطلاحات رایج و توضیحات تکمیلی
| اصطلاح | تعریف |
|---|---|
| کد گری (Gray Code) | روشی که در آن دو کد مجاور تنها در یک بیت تفاوت دارند؛ احتمال تداخل و لرزش در انتقال را کاهش می‌دهد؛ در انکودرهای مطلق رایج است |
| کد دودویی (Binary Code) | انکودر مطلق که خروجی را مستقیماً به صورت دودویی ارائه می‌کند و در کنترلر به‌راحتی تفسیر می‌شود |
| کد BCD (Binary-Coded Decimal) | هر چهار بیت نشانگر یک رقم دهدهی است؛ در برخی انکودرهای مطلق قدیمی یا ابزار اندازه‌گیری به‌کار می‌رود |
| Excess Code | نوعی کد جابجاشده (offset code) که جابه‌جایی‌های نرم‌تری در گذر فراهم می‌کند؛ در بعضی انکودرهای مطلق قدیمی یا سفارشی استفاده می‌شود |
| مجموعه چرخ‌دنده چنددور | در انکودر مطلق مکانیکی چنددور، چرخ‌دنده‌های داخلی تعداد دورها را ثبت می‌کنند |
| چنددور الکترونیکی | شمارش دورها در مدار الکترونیکی یا حافظه مغناطیسی بدون چرخ‌دندهٔ مکانیکی؛ در برخی سرووموتورهای براشلس (BLDC) با انکودر داخلی رایج است |
| کانال‌های UVW | سیگنال افزایشی برای کموتاسیون موتور سه فاز؛ در سرووموتورها و درایوهای BLDC متداول است |
| نسبت سیگنال به نویز (Signal to Noise Ratio) | برای سنجش شفافیت و پایداری خروجی انکودر؛ نسبت توان سیگنال به نویز را مقایسه می‌کند |
| حداکثر سرعت چرخشی | بالاترین سرعتی که انکودر در آن با حفظ دقت، ایمن کار می‌کند؛ فراتر رفتن از آن باعث اعوجاج سیگنال یا افزایش ساییدگی یاتاقان می‌شود |
| حداکثر سرعت خطی | بالاترین سرعت حرکت که انکودر خطی می‌تواند بدون خطا اندازه بگیرد؛ اگر بیشتر شود، پهنای باند سیگنال افزایشی یا داده ممکن است ناکافی باشد. |
| انکودر افزونه (Redundant encoder) | انکودری با دو حسگر یا دو خروجی برای کاربردهای ایمنی حیاتی (مثلاً SIL3). اگر انکودر اصلی معیوب شود، انکودر پشتیبان جایگزین می‌شود |
استانداردها و گسترش‌ها
- IEC 60050-351: واژگان مهندسی برای اندازه‌گیری و کنترل صنعتی
- ISO 13849: استاندارد ایمنی عملکردی ماشین‌آلات (در انکودرهای ایمنی رایج است)
- IEC 60529: تعیین سطح حفاظت بدنه (درجه حفاظتی IP)
- IEC 61800-5-2: الزامات ایمنی سامانه‌های درایو با سرعت متغیر، در سروو و انکودرهای ایمنی عملکردی زیاد کاربرد دارد
- CiA 406: مشخصهٔ دستگاه‌های انکودر در CANopen
- IEC 61158: خانوادهٔ پروتکل‌های فیلدباس صنعتی
- EnDat، BiSS، SERCOS: پروتکل‌های اصلی ارتباط سریال برای انکودرها
توجه: تعریف اصطلاحات ممکن است بسته به شرکت سازنده یا استاندارد صنعتی اندکی تفاوت داشته باشد. برای اطلاعات دقیق در مورد هر محصول، توصیه می‌شود به مستندات مربوطه مراجعه کنید. این صفحه به‌طور مداوم به‌روزرسانی می‌شود تا فناوری‌های جدید و کاربردهای نوظهور را پوشش دهد. خوش آمدید در Encoder.wiki مشارکت کنید و تکمیل‌ها و اصلاحات خود را به اشتراک بگذارید!