एनकोडर के प्रकार

इनकोडर औद्योगिक ऑटोमेशन और सटीक गति नियंत्रण प्रणालियों की “आँखें” हैं, जो यांत्रिक गति को विद्युत संकेतों में उच्च सटीकता से परिवर्तित करती हैं। विभिन्न अनुप्रयोग और तकनीकी आवश्यकताओं के आधार पर इन्हें आउटपुट सिग्नल प्रकार, मापन स्वरूप और सेंसर सिद्धांत की तीन श्रेणियों में वर्गीकृत किया जा सकता है। नीचे एक व्यावसायिक और विस्तृत विश्लेषण दिया गया है।

I. आउटपुट सिग्नल प्रकार के अनुसार वर्गीकरण

1. प्रत्यावर्ती इनकोडर (Incremental Encoder)

• कार्य सिद्धांत: ऑप्टिकल या मैग्नेटिक सेंसर से A/B चरण के बीच क्रमबद्ध पल्स उत्पन्न करता है; Z चरण एकल शून्य-पल्स प्रदान करता है।
• मुख्य मापदंड:
  • रिज़ॉल्यूशन: सामान्यतः 500–10 000 PPR; 4× या 16× इंटरपोलेशन से लाखों PPR तक बढ़ाया जा सकता है।
  • सिग्नल गुणवत्ता: फेज त्रुटि < 5°, जिटर < ±1 LSB।
• आउटपुट मानक: TTL (0–5 V), HTL (10–30 V), RS‑422 डिफरेंशियल।
• लाभ और सीमाएँ:
  • लाभ: कम लागत, तेज प्रतिक्रिया, बंद-लूप गति/स्थिति नियंत्रण के लिए उपयुक्त।
  • सीमाएँ: पावर कट पर स्थिति खो जाती है; बाहरी काउंटर और रीसेट प्रक्रिया आवश्यक।
• उदाहरण प्रयोग: सर्वो ड्राइव, मोटर गति माप, दो‑तरफ़ा यांत्रिक यात्रा निगरानी।

2. निरपेक्ष इनकोडर (Absolute Encoder)

• कार्य सिद्धांत: प्रत्येक स्थिति एक अद्वितीय बाइनरी या Gray कोड के साथ जुड़ी होती है, बिना रीसेट किए सटीक स्थिति पढ़ी जा सकती है; बहु‑चक्र मॉडल गियर या इलेक्ट्रॉनिक काउंटर द्वारा संचालित होते हैं।
• मुख्य मापदंड:
  • एकल‑चक्र रिज़ॉल्यूशन: 8–20 बिट; बहु‑चक्र रेंज: 16–32 बिट।
  • कोड फॉर्मेट: Gray, बाइनरी, BCD, Excess‑3 आदि।
• इंटरफेस प्रकार: SSI, BiSS‑C, EnDat 2.2 (सिंक्रोनस), CANopen, Profinet (नेटवर्क)।
• लाभ और सीमाएँ:
  • लाभ: पावर कट पर स्थिति सुरक्षित रहती है, उच्च विश्वसनीयता वाले बहु-अक्षीय सिस्टम के लिए उपयुक्त; ऑनलाइन पैरामीटर कॉन्फ़िगरेशन समर्थित।
  • सीमाएँ: अधिक लागत; सीरियल प्रोटोकॉल के लिए उच्च बैंडविड्थ कंट्रोलर आवश्यक।
• उदाहरण प्रयोग: रोबोट जोड़ों, बहु-अक्षीय CNC मशीनें, सुरक्षा‑महत्त्वपूर्ण सिस्टम।

3. हाइब्रिड इनकोडर (Hybrid Encoder)

• परिभाषा: एक ही उपकरण में प्रत्यावर्ती और निरपेक्ष दोनों प्रकार के सिग्नल आउटपुट का संयोजन।
• विशेषताएँ: उच्च गति पल्स और निरपेक्ष स्थिति दोनों प्रदान करता है; अक्सर सुरक्षा‑अवधि (redundancy) के लिए उपयोग।
• उदाहरण प्रयोग: SIL स्तर की सुरक्षा प्रणालियाँ, एयरोस्पेस पैराशूट निगरानी, स्मार्ट लॉजिस्टिक AGV।

II. मापन स्वरूप के अनुसार वर्गीकरण

1. रोटरी इनकोडर (Rotary Encoder)

• संरचना: ठोस/खाली/अर्ध-खाली शाफ्ट, फ्लैंज या पैनल माउंट।
• यांत्रिक मापदंड: शाफ्ट डायामीटर φ3–φ20 मिमी; रेडियल लोड 10–50 N; एक्सियल लोड 5–20 N; L₁₀ बैयरिंग लाइफ ≥ 10⁷ घंटे।
• स्थापना सुझाव: सह‌ केन्द्रता < 0.05 मिमी, साइड लोड और उच्च वाइब्रेशन से बचें।
• उदाहरण प्रयोग: सर्वो मोटर फीडबैक, टर्नटेबल नियंत्रण, वाल्व पोजिशनिंग।

2. लीनियर इनकोडर (Linear Encoder)

• प्रकार: ऑप्टिकल रूलर, मैग्नेटिक रूलर, कैपेसिटिव रूलर; सेंसर हेड और रूलर के बीच 0.1–1 मिमी का गैप बनाये रखें।
• सटीकता: रिज़ॉल्यूशन 0.01–1 µm; लिनियर एरर < ±1 µm/m।
• पर्यावरण अनुकूलता: ऑप्टिकल सिस्टेम क्लीन रूम के लिए; मैग्नेटिक सिस्टेम ऑयली या धूल भरे वातावरण में काम कर सकते हैं।
• उदाहरण प्रयोग: CNC स्लाइड्स, CMM मापन हाथ, सेमीकंडक्टर लिथोग्राफी मशीनें।

3. ड्रॉ-वायर इनकोडर (Draw‑Wire Encoder)

• संरचना: स्टील वायर रिट्रीवल स्पूल और स्प्रिंग टेंशनर, कई मीटर तक मापन।
• सटीकता: रिज़ॉल्यूशन 0.1 मिमी; पुनरावृत्ति < ±0.5 मिमी।
• उपयुक्त परिदृश्य: लिफ्ट प्लेटफॉर्म ऊँचाई मापन, शटर पोजिशन डिटेक्शन, सुरंग सर्वेक्षण।
• स्थापना सुझाव: वायर को सीध में खींचें, टेढ़ापन और मोड़ से बचें।

III. सेंसर सिद्धांत के अनुसार वर्गीकरण

1. ऑप्टिकल इनकोडर (Optical Encoder)

• डिटेक्शन विधि: लाइट सोर्स → कोडिंग डिस्क → फोटो-डिटेक्टर; ट्रांसमिशन/रिफ्लेक्शन बदलाव पर आधारित पल्स जनरेशन।
• रिज़ॉल्यूशन लाभ: मिलियन PPR तक; जिटर < ±0.1 arcsec।
• कमियाँ: धूल, तेल और तापमान में बदलाव के प्रति संवेदनशील।
• मानक: ISO 23125 के अनुसार।

2. मैग्नेटिक इनकोडर (Magnetic Encoder)

• डिटेक्शन विधि: हॉल या मैग्नेटोरिसिस्टिव सेंसर द्वारा मैग्नेटिक फील्ड परिवर्तन का पता।
• विश्वसनीयता: प्रदूषण, वाइब्रेशन और तापीय ड्रिफ्ट के प्रति प्रतिरोधी; सामान्य सटीकता 0.1–0.5°।
• उदाहरण प्रयोग: लिफ्ट कैबिन पोजिशनिंग, भारी मशीनरी में कोण निगरानी।
• मानक: DIN 32701 के अनुसार।

3. कैपेसिटिव इनकोडर (Capacitive Encoder)

• डिटेक्शन विधि: प्लेट्स के बीच कैपेसिटेंस में परिवर्तन के आधार पर AC एक्साइटेशन के साथ मापन।
• विशेषताएँ: कम ऊर्जा की खपत, कॉम्पैक्ट, वाइब्रेशन प्रतिरोधी; सटीकता ±1 µm तक।
• कमियाँ: धातु पर्यावरण और स्थैतिक बिजली के प्रति संवेदनशील।
• उदाहरण प्रयोग: माइक्रो रोबोट, मेडिकल आर्म, माइक्रो/नैनो प्लेटफॉर्म।

4. इंडक्टिव इनकोडर (Inductive Encoder)

• डिटेक्शन विधि: कॉइल और धातु लक्ष्य के बीच इंडक्शन कपलिंग परिवर्तन पर आधारित दूरी मापन।
• लाभ: उच्च तापमान, उच्च दबाव और कड़ी इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंटरफेरेंस प्रतिरोधी।
• सटीकता: आम तौर पर ±10 µm; भारी उद्योग और रेलवे परिवहन के लिए उपयुक्त।
• मानक: IEC 62130 के अनुसार।

IV. चयन के सुझाव

1. आवश्यकता स्पष्ट करें: मूवमेंट टाइप (रोटरी/लीनियर), सिग्नल टाइप (इन्क्रीमेंटल/एब्सोल्यूट)।
2. सटीकता और गति संतुलन: उच्च रिज़ॉल्यूशन के लिए कंट्रोलर की बैंडविड्थ और इंटरपोलेशन क्षमता उपयुक्त होनी चाहिए।
3. पर्यावरण अनुकूलता: क्लीन रूम के लिए ऑप्टिकल, कठोर वातावरण के लिए मैग्नेटिक/इंडक्टिव चुनें।
4. यांत्रिक विश्वसनीयता: बेयरिंग लोड, लाइफटाइम और इंस्टॉलेशन अलाइन्मेंट का ध्यान रखें।
5. कनेक्टिविटी संगतता: सिस्टम इंटीग्रेशन और डायग्नोस्टिक्स के लिए प्रोटोकॉल और इंटरफेस समर्थन सुनिश्चित करें।

इन तीन आयामों पर आधारित वर्गीकरण और प्रदर्शन तुलना से आप शीघ्रता से उपयुक्त एनकोडर प्रकार चुन सकते हैं, उपकरण प्रदर्शन को अनुकूलित कर सकते हैं, और विकास व रख-रखाव लागत कम कर सकते हैं।