एनकोडर अवलोकन
एनकोडर एक इलेक्ट्रोमैकेनिकल उपकरण है जो मोटर शाफ्ट पर लगाया जाता है जो डिजिटल दालों को आउटपुट करके मोटर की गति और स्थिति को ट्रैक और फीड करता है। इसका मुख्य कार्य सिद्धांत इस प्रकार है: एनकोडर द्वारा उत्पन्न दालों की गिनती करके, सिस्टम अंतिम ज्ञात स्थिति के सापेक्ष मोटर की वर्तमान स्थिति के विस्थापन की गणना कर सकता है, जिससे यह सत्यापित हो सके कि मोटर सटीक रूप से लक्ष्य स्थिति तक पहुंच गई है या नहीं।
एनकोडर की मूल संरचना में एक प्रकाश स्रोत, एक डिस्क (कोड डिस्क) जिसके किनारे पर स्लॉट उत्कीर्ण होते हैं, और एक प्रकाश रिसीवर होता है। जब कोड डिस्क मोटर शाफ्ट के साथ घूमती है, तो स्लॉट निरंतर स्थिर प्रकाश स्रोत को फ्लैश की श्रृंखला में काट देते हैं। प्रकाश रिसीवर प्रकाश और अंधेरे के बीच इन परिवर्तनों का पता लगाता है और उन्हें डिजिटल वर्ग तरंग पल्स सिग्नल में परिवर्तित करता है, जो फिर मुख्य नियंत्रक को आउटपुट किया जाता है। यदि एनकोडर का रिज़ॉल्यूशन मोटर के चरण रिज़ॉल्यूशन से मेल खाता है, तो एनकोडर मोटर आंदोलन के प्रत्येक चरण के लिए एक संबंधित पल्स उत्पन्न करेगा।
I. वृद्धिशील एनकोडर
1. कार्य सिद्धांत और आउटपुट सिग्नल
एक वृद्धिशील एनकोडर गति के दौरान दालों की एक श्रृंखला उत्पन्न करके संचालित होता है। इसकी कोड डिस्क में समान रूप से वितरित स्लॉट हैं। जब शाफ्ट घूमता है, तो एक निश्चित फोटोइलेक्ट्रिक पिकअप संचरित प्रकाश में परिवर्तन का पता लगाता है और एक निरंतर पल्स अनुक्रम आउटपुट करता है। एक मानक वृद्धिशील एनकोडर आम तौर पर 90 डिग्री चरण अंतर (चैनल ए और चैनल बी) के साथ दो वर्ग तरंग सिग्नल प्रदान करता है, जिसे "क्वाड्रेचर सिग्नल" के रूप में जाना जाता है। इन दोनों संकेतों के बीच चरण संबंध का उपयोग रोटेशन की दिशा को सटीक रूप से निर्धारित करने के लिए किया जाता है।
2. स्थिति की जानकारी और बिजली की हानि के मुद्दे की सापेक्षता
एक वृद्धिशील एनकोडर आउटपुटसापेक्ष विस्थापनपूर्ण स्थिति के बजाय जानकारी। सिस्टम चालू होने के बाद, एनकोडर दालों की गिनती और आउटपुट शुरू कर देता है, और एक बाहरी काउंटर या नियंत्रक वर्तमान स्थिति की गणना करने के लिए इन दालों को जमा करता है। हालाँकि, एक बार बिजली खो जाने पर, पल्स आउटपुट बंद हो जाता है, और यदि बाहरी रूप से संग्रहीत गिनती मूल्य में बैकअप पावर नहीं है, तो यह खो जाएगा। बिजली बहाल होने के बाद, एनकोडर स्वचालित रूप से वर्तमान शाफ्ट स्थिति को नहीं जान सकता है, और गिनती मान शून्य से फिर से शुरू हो जाएगा।
3. होमिंग की आवश्यकता (संदर्भ पर लौटते हुए)
उपरोक्त विशेषताओं के कारण, वृद्धिशील एनकोडर का उपयोग करने वाले सिस्टम को हर बार बिजली की विफलता के बाद शुरू होने या पुनरारंभ होने पर "होमिंग" ऑपरेशन करना होगा। यह ऑपरेशन आमतौर पर मोटर को तब तक चलने के लिए प्रेरित करता है जब तक कि एक पूर्वनिर्धारित भौतिक संदर्भ बिंदु ट्रिगर न हो जाए, जैसे कि एक सीमा स्विच, एक चुंबकीय स्विच, या एनकोडर डिस्क पर Z - चरण इंडेक्स पल्स। एक बार जब यह बिंदु मिल जाता है, तो सिस्टम स्थिति काउंटर को ज्ञात मान पर रीसेट या सेट कर देता है, जो बाद की सभी गति के लिए पूर्ण संदर्भ के रूप में कार्य करता है।
4. फायदे, नुकसान और अनुप्रयोग
लाभ:अपेक्षाकृत सरल संरचना, कम लागत और उच्च विश्वसनीयता।
नुकसान:बिजली बंद होने के बाद स्थिति की जानकारी खो जाती है और यह होमिंग ऑपरेशन पर निर्भर करती है; विरोधी -हस्तक्षेप क्षमता अपेक्षाकृत कमजोर है, और शोर दालों को गलती से स्थिति में गिना जा सकता है।
समाधान:उन अनुप्रयोगों के लिए जिन्हें बिजली बंद होने के बाद स्थिति बनाए रखने की आवश्यकता होती है, काउंटर या स्टोरेज यूनिट को बिजली की आपूर्ति करने के लिए बैकअप बैटरी का उपयोग किया जा सकता है।
द्वितीय. निरपेक्ष एनकोडर
1. मूल सिद्धांत: अद्वितीय निरपेक्ष स्थिति एन्कोडिंग
एक निरपेक्ष एनकोडर की मूलभूत विशेषता यह है कि इसकी कोड डिस्क पर प्रत्येक यांत्रिक स्थिति को एक निर्दिष्ट किया जाता हैअद्वितीय डिजिटल कोड. यह आमतौर पर डिस्क पर कई संकेंद्रित कोड ट्रैक (प्रत्येक ट्रैक एक बाइनरी बिट का प्रतिनिधित्व करता है) और कई स्वतंत्र फोटोइलेक्ट्रिक सेंसर का उपयोग करके प्राप्त किया जाता है। इसलिए, स्थिर या बंद होने पर भी, आउटपुट सिग्नल सीधे शाफ्ट की पूर्ण कोणीय स्थिति से मेल खाता है।
2. बिजली बंद होने के बाद स्थिति बनाए रखना और बिजली चालू होने पर तत्काल उपलब्धता {{2} ऊपर
चूंकि स्थिति की जानकारी कोड डिस्क के भौतिक पैटर्न द्वारा विशिष्ट रूप से निर्धारित की जाती है, एक पूर्ण एनकोडर बिजली बंद होने के बाद स्थिति नहीं खोता है। जब सिस्टम को फिर से चालू किया जाता है, तो नियंत्रक किसी भी होमिंग ऑपरेशन को निष्पादित किए बिना तुरंत वर्तमान पूर्ण स्थिति कोड को पढ़ सकता है, जिससे "पावर चालू और उपयोग के लिए तैयार" प्राप्त होता है, जो स्टार्टअप दक्षता और सुरक्षा में काफी सुधार करता है।
3. सिंगल-टर्न और मल्टी-टर्न प्रकार
सिंगल-टर्न एब्सोल्यूट एनकोडरएक 360 डिग्री रोटेशन के भीतर एक अद्वितीय स्थिति मान प्रदान करते हैं और उन अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त हैं जहां यात्रा सीमा एक क्रांति से कम है।
मल्टी-टर्न एब्सोल्यूट एनकोडरन केवल एक क्रांति के भीतर एक अद्वितीय मूल्य प्रदान करते हैं, बल्कि आंतरिक गियरबॉक्स या इलेक्ट्रॉनिक गिनती तंत्र के माध्यम से क्रांतियों की संख्या भी रिकॉर्ड करते हैं। वे कई मोड़ों पर एक वैश्विक पूर्ण स्थिति प्रदान कर सकते हैं (उदाहरण के लिए, 4096 मोड़ तक) और लंबी यात्रा पोजीशनिंग अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त हैं।
4. संकेत और लाभ
आउटपुट कोड:आमतौर पर ग्रे कोड का उपयोग किया जाता है, जिसमें आसन्न स्थितियों के बीच केवल एक बिट परिवर्तन होता है, जिससे पढ़ने की त्रुटियों को प्रभावी ढंग से रोका जा सकता है।
विरोधी-हस्तक्षेप क्षमता:स्थिति कोड डिस्क पैटर्न की तत्काल रीडिंग द्वारा निर्धारित की जाती है, इसलिए कभी-कभी विद्युत शोर पल्स जमा नहीं होते हैं, जिसके परिणामस्वरूप मजबूत शोर प्रतिरक्षा होती है।
उच्च सुरक्षा और लचीलापन:किसी अज्ञात स्थिति से शुरू करने के कारण होने वाले जोखिमों से बचने के लिए, स्थिति को तुरंत चालू करते हुए सत्यापित किया जा सकता है; किसी भी बिंदु को प्रोग्राम योग्य संदर्भ के रूप में उपयोग किया जा सकता है, जिससे सिस्टम डिज़ाइन अधिक लचीला हो जाता है।
तृतीय. मैकेनिकल एब्सोल्यूट एनकोडर (चुंबकीय प्रकार)
यह चुंबकीय संवेदन सिद्धांतों पर आधारित एक नए प्रकार का पूर्ण स्थिति संवेदन समाधान है, जो उच्च पर्यावरणीय सहनशीलता के साथ पावर ऑफ मेमोरी को जोड़ता है।
1. सिंगल-टर्न पोजिशन डिटेक्शन सिद्धांत
इसके मूल में मोटर शाफ्ट के केंद्र में स्थापित एक विशेष मिश्रित चुंबक होता है (केंद्र में द्विध्रुवीय चुंबकीयकरण और परिधि पर बहुध्रुव चुंबकीयकरण के साथ) और संबंधित मैग्नेटोरेसिस्टिव सेंसर होते हैं। सेंसर पढ़ता हैदिशाकेंद्रीय चुंबकीय क्षेत्र का एक मोटा निरपेक्ष कोण प्राप्त करने के लिए (उदाहरण के लिए, 180 डिग्री तक हल किया गया), और साथ ही इसका पता लगाता हैचरण परिवर्तनउच्च-रिज़ॉल्यूशन कोणीय उपविभाजन प्राप्त करने के लिए उच्च-घनत्व परिधीय चुंबकीय क्षेत्र का। दोनों को मिलाकर, सटीक एकल-टर्न निरपेक्ष स्थिति की गणना की जा सकती है।
2. मल्टी-टर्न पोजिशन डिटेक्शन सिद्धांत
मल्टी-टर्न निरपेक्ष स्थिति का पता लगाने के लिए, सिस्टम एक सटीक गियर ट्रेन पेश करता है। मुख्य गियर मोटर शाफ्ट पर लगाया जाता है और उसके बाद विशिष्ट दांत अनुपात के साथ कमी गियर की एक श्रृंखला होती है। प्रत्येक गियर अपने स्वयं के चुंबक और सेंसर से सुसज्जित है।
काम के सिद्धांत:जब मोटर शाफ्ट घूमता है, तो प्रत्येक गियर एक अलग गति से घूमता है। इन गियर्स पर लगे चुम्बक एक अनोखा संयोजन उत्पन्न करते हैंचरण अंतरउनके पदों से संबंधित. सिस्टम प्रत्येक गियर के चुंबकीय प्रवाह चरण का पता लगाता है और, चरण अंतर के इस सेट को डिकोड करके, कई हजार मोड़ तक की सीमा में मोटर शाफ्ट की पूर्ण यांत्रिक स्थिति को विशिष्ट रूप से निर्धारित कर सकता है।
प्रारुप सुविधाये:गियर टूथ काउंट को विशेष रूप से डिज़ाइन किया गया है ताकि चरण अंतर संयोजन केवल घुमावों की अधिकतम पता लगाने योग्य संख्या (उदाहरण के लिए, 1800 मोड़) तक पहुंचने के बाद ही दोहराया जाए, जिससे स्थिति कोड की विशिष्टता सुनिश्चित हो सके। गियर का उपयोग केवल पता लगाने के लिए किया जाता है और इसमें कोई बिजली भार नहीं होता है। वे स्वयं-चिकनाई वाली राल सामग्री से बने होते हैं, जो लंबी सेवा जीवन सुनिश्चित करते हैं।
3. मुख्य लाभ और अनुप्रयोग परिदृश्य
कोई बैटरी नहीं, स्थायी मेमोरी:स्थिति की जानकारी यांत्रिक गियर की भौतिक स्थिति और चुंबक पैटर्न द्वारा निर्धारित की जाती है, और पूर्ण बिजली हानि के बाद भी कभी नष्ट नहीं होती है।
उच्च पर्यावरणीय सहनशीलता:बिना किसी सटीक ऑप्टिकल घटकों और पूरी तरह से संलग्न चुंबकीय सेंसिंग डिज़ाइन के साथ, यह ऑप्टिकल एनकोडर की तुलना में धूल, तेल संदूषण, संक्षेपण, कंपन और कुछ तापमान के झटके के लिए कहीं बेहतर प्रतिरोध प्रदान करता है।
लागत और विश्वसनीयता के बीच संतुलन:हालाँकि रिज़ॉल्यूशन शीर्ष स्तर के ऑप्टिकल एनकोडर से मेल नहीं खा सकता है, लेकिन इसकी मजबूत संरचना, उच्च विश्वसनीयता और रखरखाव मुक्त बैटरी {{2} मुफ्त डिज़ाइन इसे औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए एक आदर्श विकल्प बनाता है जो स्थायित्व, सुरक्षा और बैटरी रखरखाव के उन्मूलन की मांग करते हैं।
चतुर्थ. सारांश और चयन संदर्भ
| विशेषता | वृद्धिशील एनकोडर | ऑप्टिकल एब्सोल्यूट एनकोडर | मैकेनिकल (चुंबकीय) निरपेक्ष एनकोडर |
|---|---|---|---|
| पद की जानकारी | सापेक्ष विस्थापन | पावर ऑन पर पूर्ण स्थिति उपलब्ध है | स्थायी पूर्ण स्थिति (कोई बैटरी नहीं) |
| बिजली बंद होने के बाद - | पद खो गया, घर लौटना आवश्यक है | स्थिति बरकरार रखी गई (बैटरी या गैर -वाष्पशील मेमोरी पर निर्भर करती है) | पद स्थायी रूप से बरकरार रखा गया, किसी शक्ति की आवश्यकता नहीं |
| शोर प्रतिरक्षण | औसत (शोर दालों की गलत गणना की जा सकती है) | अच्छा (स्थिति तुरंत पढ़ी गई, शोर जमा नहीं हुआ) | अच्छा |
| पर्यावरणीय सहिष्णुता | अच्छा | औसत (धूल और संघनन के प्रति संवेदनशील) | उत्कृष्ट (तेल, कंपन, तापमान परिवर्तन के प्रति प्रतिरोधी) |
| लागत | कम | मध्यम से उच्च | मध्यम |
| विशिष्ट अनुप्रयोग | लागत{{0}संवेदनशील प्रणालियाँ जहां होमिंग स्वीकार्य है, खुला हुआ {{1}लूप या साधारण बंद{{2}लूप नियंत्रण | उच्च परिशुद्धता सीएनसी, रोबोटिक्स, स्वच्छ वातावरण जिसके लिए बिजली की आवश्यकता होती है, तत्परता पर | बाहरी उपकरण, भारी मशीनरी, रसद उपकरण, और कठोर औद्योगिक वातावरण या बैटरी रखरखाव से संबंधित अनुप्रयोग |
निष्कर्ष
खुले -लूप स्टेपर मोटर्स या मानक सर्वो सिस्टम के लिए,वृद्धिशील एनकोडरअपनी उच्च लागत-प्रभावशीलता के कारण मुख्यधारा की पसंद बने हुए हैं। ऐसे अनुप्रयोगों में जिनके लिए "पावर{{2}चालू और उपयोग के लिए तैयार{{3}," उच्च सुरक्षा, या जटिल पोजिशनिंग फ़ंक्शन की आवश्यकता होती है,पूर्ण एनकोडरअपरिहार्य हैं. पूर्ण समाधानों के बीच,यांत्रिक निरपेक्ष एनकोडरइंजीनियरों को एक शक्तिशाली विकल्प प्रदान करें जो सिस्टम डिज़ाइन को सरल बना सके और दीर्घकालिक विश्वसनीयता में सुधार कर सके, उनके लिए धन्यवादबैटरी-निःशुल्क स्थायी मेमोरीऔरउत्कृष्ट औद्योगिक स्थायित्व.
