دانلود تحقیق انکدر دوار

انکدر دوار مطلق :
ساختمان انکدر
نوع دیجیتال آن به ازای هر زاویه ‌مشخص از محور (θ) یک کد دیجیتال منحصر به فرد ایجاد می کند .

یک ورق فلزی ( برش یافته با مکانیسمی پیچیده ) به یک دیسک جدا کننده که کاملاً‌با محور درگیر می باشد چسبیده شده است .

یک سری کنتالتهای لغزان بر روی یک هسته ساکن فیکس شده اند .

به طوری که هر کنتاکت در مقابل ورقه ‌فلزی در فواصل مختلف از محور جاروب می شود.

هنگامی که دیسک به همراه محور می چرخد تعدادی از کنتاکت ها با ورق فلزی در تماس قرار می گیرند .

درحالی که بقیه در درون gap قرار می گیرند جایی که ورقه دارای شیار (‌بریدگی ) است این ورقه ‌ فلزی به یک منبع جریان الکتریکی وهر کنتاکت به یک سنسور الکتریکی مجزا متصل است .

ورقه فلزی طوری طراحی شده است که هر موقعیت زاویه‌ای ممکن برای محول تولید یک کد باینری منحصر به فرد می کند که در آن برخی کنتاکت ها به منبع جریان متصل می شوند .

و دیگر کنتاکتها در حالت Off باقی می مانند.

این کد را می توان توسط قطعات کنترلی از قبیل میکروپروسسور ، برای مشخص کردن زاویه محور ( Shaft) دیگر کرد .

آنکدر آنالوگ مطلق یک کد آنالوگ دوتایی منحصر به فرد تولید می کند که می تواند با استفاده از الگوریتم های خاص به صورت موقعیت زاویه‌ای مطلق محور دیگر شود .

انکدینگ باینری استاندارد :
انکدر دوار برای دستگاه های اندازه گیری زاویه ، 3 بیتی هستند .

درونی ترین حلقه معادل کنتاکت 1 در جدول است سکتورهای سیاه On هستند درجه های صفر در سمت راست و افزایش زاویه در جهت پادساعتگرد است .

مثالی از کد باینری در یک انکدر بسیار ساده با سه کنتاکت در زیر نشان داده شده است .

Angle Contact3 Contact2 Contact1 Sectore


در حالت کلی ، اگر n‌، کنتاکت وجود داشته باشد، تعداد موقعیت های مجزای محور برابر 2n خواهد بود در این مثال n‌برابر 3 و لذا 23=8 موقعیت مختلف می توان برای محور در نظر گرفت .

در انکدر ارائه شده در مثال فوق ، کنتاکتها یک شمارش باینری استاندارد به عنوان چرخش های محور تولید می کنند .

البته یک مشکل وجود دارد و آن اینکه چنانچه دیسک در بین دو سکتورمجاور قرار گیرد و یا به عبارت دیگر کنتاکتها به طور کامل در یک خط قرار نگیرند‌، امکان تعیین زاویه محور وجود نخواهد داشت .

برای روشن شدن این مسئله ، حالتی را در نظر بگیرید که زاویه ‌محور از 179.9º به 180.1º تغییر میکند (‌تغییر حالت از سکتور 3 به سکتور 5) در این حالت چه اتفاقی می افتد ؟

در چند لحظه طبق جدول فوق ، طرح کنتاکتها از حالت OFF-ON-ON به حالت ON- OFF- OFF تغییر می یابد .

اما در واقع این اتفاق نمی افتد در یک سیستم عملی ، کنتاکتها هرگز کاملاً در یک خط قرار نمی گیرند .

و بنابراین هر کدام در یک لحظه متفاوت سوئیچ می شوند نه به طور همزمان .

چنانچه ابتدا کنتاکت 1 سوئیچ شود به دنبال آن کنتاکت 3 و سپس کنتاکت 2 سوئیچ می شود .

برای مثال ترتیب واقعی کدها به صورت زیر خواهد بود :


در حالت ابتدایی OFF-ON- ON
حالت اول :‌کنتاکت ON1 می شود ON- ON - ON
حالت دوم : کنتاکت OFF3 می شود ON – ON – OFF
حالت سوم : کنتاکت OFF2 می شود ON- OFF- OFF
حال به سکتورهای متناظر با این کدها در جدول دقت کنید .

به ترتیب داریم 7.8.4 و سپس 5.

بنابراین با توجه به ترتیب کدهای تولید شده ، به نظر می رسد که محور از سکتور 4 به سکتور 8 پرش کرده است و سپس به عقب برگشته (‌به سکتور 7) ودر نهایت باز هم به عقب بر می گردد ( سکتور 5) و این جایی است که انتظار می رفت محور در آنجا یافت شود .

در بسیاری از مواقع ، این رفتار نامطلوب است و می تواند منجر به خرابی سیستم گردد.

برای مثال ، چنانچه انکدر در بازوی یک ربات استفاده شود ، کنترلر ممکن است فکر کند که بازو در موقعیت اشتباه قرار گرفته است و در نتیجه با چرخش آن حول و حوش 180º سعی در تصحیح خطای مذکور نماید که این امر ممکن است منجر به آسیب دیدن بازوی ربات گردد.

گری انکدینگ Gary en coding
انکدر دوار برای دستگاه های اندازه گیری زاویه توسط 3 بیت کدگری منعکس شده باینری مشخص می شوند دورنی ترین حلقه متناظر با کنتاکت 1 در جدول است سکتورهای سیاه on هستند درجه های صفر در سمت راست و افزایش زاویه در جهت پادساعتگرد است.

برای رفع مشکل موجود در انکدر ارائه شده قبلی از گری انکدینگ استفاده شده است.

این یک سیستک باینری شمارش است که در آن دو کد مجاور تنها در یک مکان اختلاف دارند برای مثال سه کنتاکت ارائه شده قبلی ، نسخه کد شده باکری چنین خواهد بود :
Angle Contact3 Contact2 Contact1 Sectore

در این مثال انتقال از سکتور 4 به سکتور 5، مانند دیگر انتقالها ، شامل تغییر حالت یک کنتاکت از حالت on‌به off و یا برعکس می باشد این بدان معناست که ترتیب کدهای اشتباه نشان داده شده در مثال قبل در این حالت نمی تواند رخ دهد .

انکدر دوار افزایشی incremental rotary encoder
انکدرهای دوار افزایشی ، به عنوان انکدر های ربعی quadrature encoder نیز شناخته می شوند .

این نوع انکدرها (‌که انکدرهای دوار اضافی relative rotary encodery نیز نامیده می شوند.

دارای دو خروجی هستند که خروجی های ربعی نام دارند.

آنها می توانند به دو صورت مکانیکی یا نوری باشند .

در نوع نوری دو track کد شده باگری وجود دارد ، در حالی گرانکدرهای از نوع مکانیکی دارای دو کنتاکت هستند که توسط بادامک های روی محور گردان تحریک می شوند .

این نوع انکدرها نیاز به debouance دارند و نوعاً به عنوان پتانسیومترهای دیجیتال روی تجهیزات شامل دستگاه های مصرف کننده استفاده می شوند.

امروزه اغلب برای استریوهای جدید خانگی و یا اتومبیل از انکدرهای دوار مکانیکی جهت صوت استفاده می کنند.

به خاطر این واقعیت که سوئیچ های مکانیکی به debouncing نیاز دارند‌، انواع مکانیکی آنها تنها به حرکت های دورانی محدود شده اند.

انکدرهای دوار افزایشی به سبب پایین بودن قیمت شان ( فقط به دو سنسور نیاز دارند ) نسبت به سایر انکدرها‌، بسیار بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد.

این واقعیت که انکدرهای افزایشی تنها از دو سنسور استفاده می کنند، خللی در دقت آنهاایجاد نمی کند.

طوری که هم اکنون می توان انکدرهای افزایشی با بیش از 000/10 شمارش در هر دور چرخش در بازار یافت .

این انکدر می تواند دارای سه خروجی دلخواه باشد .

خروجی مرجع که به ازای هر چرخش یک بار رخ می دهد و در مواردی کاربرد دارد که نیاز به یک مرجع مطلق باشد ، به طور مثال سیستم های موقعیت سنج
این انکدر می تواند دارای سه خروجی دلخواه باشد .

خروجی مرجع که به ازای هر چرخش یک بار رخ می دهد و در مواردی کاربرد دارد که نیاز به یک مرجع مطلق باشد ، به طور مثال سیستم های موقعیت سنج .

نوع اپتیکال (‌نوری ) انکدرها در مواردی کاربرد دارند که با RPM های بالاتر (سرعت‌های بالا) مواجه باشیم و یا در مواردی که درجه دقت بسیار بالا مورد نیاز باشد.

انکدرهای افزایشی به منظور دنبال نمودن حرکت به کار می رود .

به علاوه آنها می توانند برای تعیین موقعیت وسرعت نیز به کار روند که این سرعت می تواند سرعت خطی و یا چرخشی باشد.

توانایی تشخیص جهت این انکدرها امکان اندازه گیری های بسیار دقیق درموارد مختلف را به وجود می آورد .

انکدرهای افزایشی دو خروجی دارند به نامهای B,A که خروجی های ربعی (quadrature) نامیده می شوند و اختلاف فاز 90 درجه با هم دارند.

دیاگرام حالت آنها به صورت زیر است : کدینگ گری برای گردش ساعتگرد کدینگ گری برای گردش پادساعتگرد با رسم شکل موج خروجی می توان ملاحظه کرد که دو خروجی 90 درجه اختلاف فاز دارند و این همان چیزی است که از روی نام انکدر ( ربعی ) نیز قابل برداشت است.

این سیگنالها برای تولید یک پالس بالا شمار یا پایین شمار دیکد می شوند .

برای دیکد کردن آنها در نرم افزار ، ابتدای خروجی های B,A توسط نرم افزار خوانده شده و سپس با استفاده از جدول فوق جهت گردش محور دیکد می شود .

به عنوان مثال اگر آخرین مقدار برابر 00 و مقدار جاری برابر 01 بود ، دستگاه به اندازه‌نیم سیکل در جهت ساعتگرد چرخیده است .

در صورتی که انکدر بسیار سریع در حال چرخش است ، ممکن است یک انتقال غیر قابل دسترسی (‌غیر عادی ) رخ دهد .

به طور مثال 0011 .

هیچ راهی هم وجود ندارد که تشخیص دهیم انکدر در چه جهتی چرخیده است : 000111یا 001011 حال اگر انکدر باز هم سریعتر بچرخد ، ممکن است یک شمارش معکوس رخ دهد .

به طور مثال در نظر بگیرید انتقال 00011110 [ سه گام به جلو] با چرخش سریع انکدر ، ممکن است سیستم تنها 10,00 را بخواند .

که انتقال (0010) را نتیجه می دهد (‌1 گام به عقب ) سنسورهای دواری که تنها یک خروجی دارند ، انکدر محسوب نمی شوند و نمی توانند جهت چرخش را مشخص کنند اما RPM را می‌سنجند.

از همین اصل در ماوس های غلتکی استفاده یم شود و به این طریق جهت حرکت ماوس را به راست / چپ و یا جلو / عقب دنبال می کنند .

تکنولوژی انکدرها : انکدرها از نظر عملکرد دارای تکنولوژی های گوناگونی هستند : Track های هادی : یک سری لایه های مسی طراحی شده برروی یک PCB ، که برای انکد کردن اطلاعات به کار می رود امروزه این شکل از انکدرها به ندرت دیده می شوند.

اپتیکال ( نوری ) این تکنولوژی از تابش نور بر روی دیودهای نوری از بین شکافهای یک دیسک فلزی یا شیشه ای برای انکه کردن اطلاعات استفاده می کند.

نوع انعکاسی آنها نیز وجود دارد این روش یکی از متداولترنی تکنولوژی های انکدینگ اطلاعات است .

مغناطیسی: باریکه‌ای از مواد مغناطیسی برروی یک دیسک گردان قرار داده شده است و بوسیله سنسورهای اثرهال یا سنسورهای مقاومت مغناطیسی حس می شوند.

یک آنکدر افزایشی به هنگام چرخش یک سری موج مربعی تولید می کند .

تعداد سیکل موج مربعی که در هر دور محور تولید می شود قدرت تشخیص (Resolution) انکدر نامیده می شود .

انکدرهای افزایشی بر اساس چرخش یک دیسک کد در مسیر یک منبع نوری کار می‌کنند به وسیله فعالیت دیسک کد مانند یک دریچه است که به طور متناوب مسیر عبور نور را به یک آشکار ساز نوری قطع ووصل می کند بدینسان کیفیت آنکدر از تعداد خطوط روی دیسک کد مشخص می شود و.Resolution 360 درجه به این معناست که دیسک کد انکدر 360 خط روی آن دارد و با چرخش یک دور محور انکدر 360 سیکل موج مربعی کامل تولید می شود که هر سیکل تعیین کننده یک درجه گردش محور است .

نظر به اینکه Resolution انکدر به صورت سخت افزاری روی دیسک کد پیاده سازی شده اند انکدرهای نوری بسیار قابل تکرار و ماندگار هستند و مشروط بر کیفیت ساختمان بسیار دقیق هستند ، آنها همچنین هیچ خطای قابل ملاحظه‌ای در مقایسه با سنسورهای آنالوگ ندارد و موج مربعی خروجی به آسانی توسط تکنیک های پردازش سیگنال دیجیتال قابل دیکدشدن و بهره برداری است.

BEI Resolution به میزان بیش از 000/288 شمارش در هر دور با ترکیبی از خواندن مستقیم ازت روی کد دیسک و تکنیک های افزایشی گوناگون دیگر فراهم می‌کند .

به طور کلی انکدرهای افزایشی ، Resolution های بیشتر را با قیمتی پایینتر نسبت به انکدرهای مطلق مشابه فراهم می کنند.

آنها همچنین یک مدار رابط ساده تر دارند و زیرا آنها خطوط خروجی کمتری دارند .

به طور نمونه یک انکدر افزایشی 4 خط دار 2 تا خروجی ربعی ( A,B) و خطوط منبع و زمین GND , VCC) درحالیکه یک آنکدر مطلق 12 بیتی مشابه ، در مقایسه با آن ، از 12 سیم خروجی به اضافه یک خط منبع و یک خط زمین استفاده می کند .

آشکار سازی ربعی ( شمارنده لبه ) انکدرهای افزایشی معمولاً‌دو کانال A,B فراهم می کنند که سیکل ( 90 درجه) اختلاف فاز دارند و این نوع از سیگنال به نام ربعی شناخته می شوند وبه کاربر اجازه می دهد که نه تنها سرعت چرخش بلکه جهت آن نیز به خوبی مشخص