الوسائل الخارجيةالمساعدة في دائرة التحكم المشفر البصري ( الانكودر)

المشفر البصري Optical Encoder :

في بعض التطبيقات قد نحتاج لتحديد سرعة دوران المحـرك او اتجاه دورانه او مقدار الازاحـة , يوجد العديد من الحساسات التي قد تستخدم لهذا الغرض لكن غالباً مـا يستخدم المشفر البصري ( optical encoder ) .


الحساس ببساطة عبارة عن مصدر ضوء و حساس ضوء , يفصل بينهم قرص مثبت على محور الدوران في المحرك ,
و القرص يحتوي على عدد معين من الثقوب التي تسمح بمرور الضوء عبرها .
و عند دوران المحرك يمر الضوء بشكل متقطع من خلال القرص و بالتالي تنتج سلسلـة من النبضات كهربائية يمكن قراءتها من خلال حساس الضوء .


اجزائه:
1- قرص دائري من الزجاج مقسم الى مجموعة من الدوائر ذات سنتر واحد ومقسمة هذه الدوائر طوليا بشكل هندسي ذو هدف معين

2- عدسة صغيرة نصف حجم عدسة السي دي رووم

3- كارتة كهربية بها icهام جدا وهذا ic هو الاساسي
 فى عملية فهم عدد اللفات

4-  المحور (shaft )وهو الجزء الذى يتم توصيله
 بالمحرك ويتم توصيله بالمحرك اما عن طريق coupling او خرطوم مطاطي لكن يكون قصير بقدر الامكان وهذا يعتمد على طريقة تثبيته بالمحرك ومكان تثبيته.

فكرة عمله:

عندما يدور المحرك يدور ال(Shaft) الخاص بالانكودر و بالتالي يدور القرص الزجاجي المقسم الى اجزاء صغيرة فتقوم العدسة

بدورها فى عد عدد الاجزاء من الثانية ثم تقوم بنقل هذا العد الى (Ic) الذى يقوم بتحويل هذه الاشارة الى موجات و هذه الموجات

مقسمة الى اربعة موجات   A-B-C-D   ونفيهم     'A'- B '- C ' - D
وكل اشاره منهم لها مغزى معين .

لايضاح فكره العمل بطريقة عملية :

هو عبارة عن قرص له محور مشترك مع المحرك هذا القرص مثقب و له وجهان , الوجه الاول منبع ضوئي و الوجه الثاني حساس ضوئي
 فعندما يدور المحرك يدور الانكودر بنفس سرعة المحرك و يمر الضوء عبر الثقوب ويستقبل الحساس الضوئي الضوء عند مرور الضوء عبر الثقوب
و بالتالي نحصل على نبضة  , فاذا فرضنا ان القرص به 365 ثقب اذا نحصل على 365 نبضة كل دوره 



يقسم الانكودر الى قسمين ميكانيكي وكهربائي:


اولا القسم الميكانيكي:هناك نوعان رئيسيان وهما

الإنكودر الدوراني Rotary encoder
يستخدم في الوظائف الدورانية

 الانكودر الخطيLongitudinal encoder
يستخدم  في الوظائف الخطية

ثانيا القسم الكهربائي:

هناك نوعان رئيسيان وهما

1-الانكودر الترددي او التزايدي  Incremental encoder :
يخرج عدد من النبضات لكل دورة يكون ثابت مثلا 500 نبضة لكل دورة ويكون هذا للقنوات A,B وعكسيهما A',B' أما القناة الأخيرة والتي تسمى Z أو N أو O فتعطي نبضة واحدة لكل دورة
ويكون فرق الزاوية بين A,B درجات ثابتة حيث تسبق A القناة B لتحدد اتجاه الدوران
 الانكودر التزايدي Incremental encoder له إشارات خرج مكررة على مدى نطاق الدوران.
ومن المهم أن نفهم أن كل موضع ميكانيكي ليس له وضع وحيد للتعريف.
وعند تشغيل الانكودر التزايدي لا يتم تحديد موضع الوقوف للانكودر حيث لا توجد إشارة محددة لكل موضع.

 يخرج الانكودر التزايدي عدد من النبضات لكل دوره عددا ثابتا على سبيل المثال 500 نبضة و تكون
هذه النبضات للقنوات A - B .

القناة A : تقوم بتعين الاتجاه مع عقارب الساعة .

القناة B :  تقوم بتحديد الاتجاه عكس عقارب الساعة .

اما القناه الاخيره (o  or  n  or  z) فتعطى نبضة واحده لكل دوره .



عيبوبة :

لا يحتفظ بموضع ال (Rotor) عند انقطاع الكهرباء اى يعود الى ال (Set Point)

2-الانكودر المطلق Absolute encoder :

يستخدم الكود الرمادي Grey code لإنتاج خرج نبضي يوافق الزاوية الدورانية للإنكودر ويتكرر ذلك بشكل دوري في كل دورة ويكون عدد الزوايا التي يقيسها الانكودر حسب عدد قنوات الإخراج منه فمثلا لو كان عدد المخرجات 2 يكون هناك 4 زوايا ولو كان 3 قنوات يكون عدد الزوايا 8 ولو كان 4 يكون عدد الزوايا 16 وهكذا فإن عدد الزوايا مساويا للعدد 2 مرفوعا للأس عدد قنوات الإخراج


الكود الرمادي هو نوع من أنواع النظام الثنائي.
والفارق هو كيفية الزيادة للانتقال للعدد التالي.
حيث يمكن زيادة رقم واحد فقط للانتقال للرقم التالي
مثلا 0،1،3،2،6،7 بالكود الرمادي تمثل 0،1،2،3،4،5 بالنظام الثنائي.
وبشكل أساسي فإن الانكودر هو جهاز يقوم بإصدار نبضات بدقة تتناسب مع عدد دورات محور دوران المحرك.
ويمكن استخدام ذلك لقياس سرعة موتور أو وضعيته أو معدل التسارع والتباطؤ.
ويوجد أمثلة كثيرة لتطبيقات استخدام الانكودر حيث لا يخلو مصنع تقريبا من استخدامات للانكودر في مختلف أنواع الصناعات.






الانكودر المطلق Absolute encoder له قيمة وحيدة لكل موضع في شكل عداد ثنائي Binary count لكل موضع ميكانيكي.
 فعندما يتم تشغيل الانكودر المطلق يتم معرفة الموضع الميكانيكي تماما حيث لكل موضع قيمة وحيدة في الإشارة الخارجة من الانكودر.



 الانكودر المطلق Absolute Encoder :
 الخرج لهذا النوع يكون (Digital bits) وهذا ينتج من خلال الضوء الخارج من المصدر الضوئي اثناء الدوران و هذه الاضاءة يتم استقبالها وتتحول ال (Gray Code).


وهذا الخرج النبضي يوافق الزاوية للانكودر وذلك بشكل دوري لكل دورة يكون عدد الزوايا التى يقيسها الانكودر حسب عدد القنوات للخرج , يكون العدد 2 مرفوع الاس لعدد القنوات و بهذا يتم حساب عدد الزوايا .


مميزاته :
يحتفظ بوضع ال (Rotor) عند انقطاع الكهرباء.



حماية الانكودر:

الانكودر يقوم بتحويل الحركة الميكانيكية (الدورانية أو الخطية) إلى نبضات كهربائية لذلك يجب  حماية هذه النبضات من التشويش او التداخل

للحماية من التداخل يوصى دائما بأن يستعمل كابل shielded لضمان نقاء الإشارة الخارجة من أي تداخل وكذلك لابد من معرفة حدود الفولت المستخدم لتغذية الانكودر وأن يكون في حدود المسموح بها حتى لا يحدث خطأ في الأداء
كذلك لابد من أن تكون مقاومة الدخل للجهاز الذي يستعمل نبضات الانكودر عالية جدا أو خفض تيارالحمل المار بالانكودر وذلك لحمايته من حدوث short circuit على أحد قنواته



اما من ناحية الحماية الميكانيكية فيجب حماية الانكودر من الأتربة والتي تسد مناطق الإحساس بالحركة وكذلك لابد من عزل شحوم الرولمان (البيليا) من الدخول لداخل الانكودر لنفس السبب السابق كذلك الوقاية من الصدمات والتي ربما تؤثر على سلامة الأجزاء الدوارة الداخلية

كيف تؤثر الصدمات والاهتزازات في اداء الانكودر:
الصدمات والاهتزازات تؤدي إلى سقوط الجزء الدوار الداخلي من مكانه وكسره وبالتالي الى تلف الإنكودر

عدم استقامة محور الإنكودر مع الموتور يؤدي إلى تلف محاور ارتكاز الانكودر وتصبح حركته غير منتظمة

اكتشاف اعطال الانكودر:
يمكن استخدام جهاز أوسيلوسكوب أو جهاز اختبار مصمم خصيصا لاختبار الانكودر.
ويمكن استخدام الملتيميتر العادي في اختبار وصول الجهد الكهربي وقياس خرج الانكودر عند سرعات بطيئة جدا وعند الاختبار للانكودر بشكل كامل يجب أن يتم هذا عن طريق شخص مدرب وباستخدام جهاز أوسيلوسكوب.