इन्क्रिमेंटल एन्कोडर
इन्क्रिमेंटल एन्कोडर को गति नियंत्रण प्रणाली में सबसे सामान्य सेंसरों में से एक माना जाता है, और यह औद्योगिक स्वचालन, सीएनसी मशीन टूल, रोबोटिक्स, और स्वचालित परीक्षण प्रणालियों जैसे क्षेत्रों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। इस लेख में, हम इन्क्रिमेंटल एन्कोडर की परिभाषा, कार्य सिद्धांत, सिग्नल आउटपुट विशेषताएँ, प्रदर्शन पैरामीटर, संरचना वर्गीकरण, उद्योग मानक, तकनीकी तुलना, सामान्य रखरखाव समस्याएं और समाधान, और चयन मार्गदर्शिका का विस्तृत विवरण देंगे।
इन्क्रिमेंटल एन्कोडर क्या है? (What is an Incremental Encoder)
इन्क्रिमेंटल एन्कोडर एक सेंसर है जो यांत्रिक विस्थापन जानकारी को आवधिक पल्स सिग्नल के रूप में आउटपुट करता है। इसका मुख्य लाभ यह है कि जब भी यह किसी निश्चित कोण या दूरी पर घुमता या स्थानांतरित होता है, तो वह संबंधित संख्या में इलेक्ट्रिकल पल्स उत्पन्न करता है। यह पल्स बाहरी काउंटर या नियंत्रक के माध्यम से गिना जाता है, जिससे स्थिति की सापेक्ष माप की जा सकती है।
इन्क्रिमेंटल एन्कोडर का आउटपुट सामान्यतः A, B (ऑर्थोगोनल आउटपुट, दिशा निर्धारण के लिए), और Z (प्रत्येक रिवोल्यूशन पर एक बार जिरो पॉइंट रिफरेन्स पल्स) के रूप में होता है। चूंकि इन्क्रिमेंटल एन्कोडर केवल सापेक्ष स्थिति जानकारी प्रदान करता है, सिस्टम के बंद होने पर स्थिति डेटा को सहेजा नहीं जा सकता है, इसलिए आमतौर पर मशीनी या विद्युत शून्य पॉइंट कैलिब्रेशन डिवाइस की आवश्यकता होती है।
इन्क्रिमेंटल एन्कोडर का कार्य सिद्धांत (Working Principle of Incremental Encoders)
ऑप्टिकल इन्क्रिमेंटल एन्कोडर
ऑप्टिकल इन्क्रिमेंटल एन्कोडर LED लाइट स्रोत का उपयोग करता है जो घूमने वाले ग्रेटिंग डिस्क को प्रक्षिप्त करता है। ग्रेटिंग डिस्क पर पारदर्शी और अपारदर्शी क्षेत्रों का वैकल्पिक वितरण फोटोडिटेक्टर से आवधिक इलेक्ट्रिकल सिग्नल उत्पन्न करता है। ये सिग्नल इलेक्ट्रॉनिक सर्किट द्वारा संसाधित होते हैं और फिर मानक स्क्वायर वेव पल्स आउटपुट में परिवर्तित होते हैं।
चुम्बकीय इन्क्रिमेंटल एन्कोडर
चुम्बकीय इन्क्रिमेंटल एन्कोडर चुम्बकीय सेंसर (हॉल इफेक्ट या मैग्नेटोरसिस्टिव सेंसर) का उपयोग करता है, जो घुमने वाले शाफ्ट पर चुम्बकीय ग्रेटिंग के ध्रुवीयता में बदलाव का पता लगाता है, और फिर आवधिक पल्स सिग्नल आउटपुट करता है।
दिशा और शून्य पॉइंट परीक्षण
इन्क्रिमेंटल एन्कोडर का A, B आउटपुट सिग्नल 90° इलेक्ट्रिकल फेज डिफरेंस के साथ होता है, जो घुमाव की दिशा को निर्धारित करने के लिए उपयोग किया जाता है। Z सिग्नल एक बार प्रत्येक रिवोल्यूशन पर पल्स आउटपुट करता है, जो शून्य बिंदु या संदर्भ बिंदु के कैलिब्रेशन के रूप में काम करता है।
इन्क्रिमेंटल एन्कोडर के सिग्नल आउटपुट विशेषताएँ (Signal Characteristics)
| तत्व | विवरण |
|---|---|
| आउटपुट सिग्नल प्रकार | स्क्वायर वेव (TTL/HTL/RS422), साइन/कोसाइन एनालॉग आउटपुट |
| वोल्टेज स्तर | TTL (5V), HTL (10-30V), RS422 डिफरेंशियल सिग्नल |
| सिग्नल आवृत्ति सीमा | सैंकड़ों kHz से MHz तक हो सकती है |
| रेजोल्यूशन (PPR) | सामान्यत: 100-10000 PPR, इंटर्पोलेटेड होने पर और भी उच्च |
| सिग्नल फेज डिफरेंस | A/B फेज ऑर्थोगोनल 90° ±10° |
| ट्रांसमिशन दूरी | RS422 डिफरेंशियल सिग्नल 100 मीटर से अधिक |
इन्क्रिमेंटल एन्कोडर और पूर्ण एन्कोडर तकनीकी तुलना (Incremental vs Absolute Encoder)
| प्रदर्शन मानक | इन्क्रिमेंटल एन्कोडर | पूर्ण एन्कोडर |
|---|---|---|
| स्थिति जानकारी | सापेक्ष स्थिति, बाहरी काउंटर की आवश्यकता | पूर्ण स्थिति, बिल्ट-इन मेमोरी फंक्शन |
| लागत | कम | उच्च |
| सिस्टम जटिलता | बाहरी शून्य पॉइंट प्रबंधन और काउंटर की आवश्यकता | सरल, बाहरी काउंटर की आवश्यकता नहीं |
| पावर ऑफ रिकवरी | स्थिति स्वचालित रूप से पुनः प्राप्त नहीं होती है | स्वचालित रूप से स्थिति बनाए रखता है और पुनः प्राप्त करता है |
| अनुप्रयोग क्षेत्र | सामान्य गति और स्थिति नियंत्रण | उच्च परिशुद्धता और उच्च विश्वसनीयता वाले पोजीशनिंग सिस्टम |
इन्क्रिमेंटल एन्कोडर की प्रमुख प्रदर्शन विशेषताएँ (Key Specifications)
- रेज़ोल्यूशन (PPR): एन्कोडर द्वारा प्रत्येक घुमाव में आउटपुट की गई पल्स की संख्या, जो मापने की सटीकता को निर्धारित करती है।
- अधिकतम गति (RPM): एन्कोडर के सामान्य संचालन के दौरान अनुमत अधिकतम घूर्णन गति।
- प्रोटेक्शन ग्रेड (IP): उदाहरण के लिए, IP50 से IP68, जो पर्यावरण के अनुकूल होने की स्थिति को निर्धारित करता है।
- कार्य तापमान सीमा: मानक प्रकार -20℃ से +85℃, विस्तार प्रकार -40℃ से +100℃ तक हो सकता है।
- कंपन और झटका प्रतिरोध क्षमता: कंपन स्तर सामान्यतः 10-20g, झटका प्रतिरोध क्षमता 50-200g तक होती है।
इन्क्रिमेंटल एन्कोडर के अनुप्रयोग क्षेत्र (Typical Applications)
- औद्योगिक स्वचालन: मोटर गति फीडबैक, उत्पादन लाइन स्थिति निगरानी।
- सीएनसी मशीन टूल्स: स्लाइडर स्थिति, स्पिंडल गति नियंत्रण।
- पैकेजिंग और प्रिंटिंग मशीन: सामग्री की लंबाई नियंत्रण, पंजीकरण प्रणाली।
- चिकित्सा उपकरण: CT रोटेशन प्लेटफॉर्म, परीक्षण उपकरण स्थिति नियंत्रण।
- स्मार्ट लॉजिस्टिक सिस्टम: AGV नेविगेशन सिस्टम, कन्वेयर सिस्टम।
- लिफ्ट और क्रेन: केबिन स्थिति, लिफ्टिंग सिस्टम नियंत्रण।
संबंधित उद्योग मानक और विनियम (Industry Standards and Norms)
- ISO 13849-1: मशीनरी उपकरण नियंत्रण प्रणाली कार्यात्मक सुरक्षा मानक।
- IEC 61000-6-2: औद्योगिक वातावरण में विद्युत चुम्बकीय संगतता मानक।
- IEC 60068-2: पर्यावरणीय अनुकूलता परीक्षण मानक (कंपन, झटका)।
- IEC 60529: उपकरण आवरण सुरक्षा स्तर (IP कोड) मानक।
इन्क्रिमेंटल एन्कोडर का रखरखाव और सामान्य समस्या समाधान (Maintenance and Troubleshooting)
सामान्य रखरखाव
- नियमित रूप से मशीनी घटकों (धुरी, युग्मक, इंस्टॉलेशन फ्लेंज) की जांच करें कि वे सही तरीके से जड़े हुए हैं।
- नियमित रूप से एन्कोडर की सतह को साफ करें, विशेष रूप से ऑप्टिकल एन्कोडर के लिए धूल और तेल के संचय से बचें।
- नियमित रूप से केबल और कनेक्टर की जांच करें, ताकि घिसावट, जंग या ढीलेपन से बचा जा सके।
सामान्य समस्याएं और समाधान
- कोई आउटपुट सिग्नल नहीं है: पावर और केबल कनेक्शन की जांच करें; यह सुनिश्चित करें कि सेंसर ठीक से काम कर रहा है।
- सिग्नल गायब या झपकता है: मशीनी इंस्टॉलेशन की जांच करें; विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप को कम करने के लिए शील्डेड केबल या डिफरेंशियल सिग्नल का उपयोग करें।
- आउटपुट सिग्नल में असामान्य उतार-चढ़ाव: बियरिंग्स और युग्मकों की स्थिति की जांच करें, और आवश्यकता होने पर उन्हें बदलें; सुनिश्चित करें कि लोड अनुमत सीमा में है।
इन्क्रिमेंटल एन्कोडर का चयन मार्गदर्शिका (Selection Guide)
- अनुप्रयोग आवश्यकताओं का निर्धारण करें: यह स्पष्ट करें कि आपको किस प्रकार की गति (घूर्णन/रेखीय) और नियंत्रण की सटीकता और गति सीमा की आवश्यकता है।
- रेज़ोल्यूशन और आवृत्ति मेल: उपयुक्त रेज़ोल्यूशन और नियंत्रक या PLC इनपुट आवृत्ति के साथ मेल करें।
- इंटरफेस प्रकार और वोल्टेज मेल: सुनिश्चित करें कि यह नियंत्रक या सिस्टम के वोल्टेज और सिग्नल प्रकार के अनुकूल है।
- पर्यावरणीय अनुकूलता पर विचार करें: ऑनसाइट पर्यावरण (तापमान, धूल, नमी) के आधार पर सुरक्षा स्तर और सामग्री का निर्धारण करें।
- मशीनी इंस्टॉलेशन विनिर्देश: धुरी व्यास, इंस्टॉलेशन तरीका और लोड की आवश्यकताएं वास्तविक अनुप्रयोग के साथ मेल खानी चाहिए।
इन्क्रिमेंटल एन्कोडर के कार्य सिद्धांत, आउटपुट विशेषताएँ, अनुप्रयोग आवश्यकताएँ, उद्योग मानक और रखरखाव विधियों को गहराई से समझकर, इंजीनियरों और तकनीकी पेशेवरों को सिस्टम एकीकरण और सही चयन में मदद मिल सकती है, और इससे उपकरणों की विश्वसनीयता और प्रदर्शन में महत्वपूर्ण सुधार हो सकता है।