Encoder، عنصر التغذية الراجعة الذي يحوّل الحركة الدورانية أو الخطية إلى إشارة كهربائية. يعطي نظام التحكم معلومة “أين أنا الآن”. تعتمد تطبيقات التحكم في الموضع وقياس السرعة وعدّ الطول والتزامن جميعها على هذه المعلومة.
المنطق الأساسي للتحكم في الحلقة المغلقة بسيط: تُقارَن القيمة المستهدفة بالقيمة الفعلية، ويُصحَّح الفارق بينهما. الإنكودر هو مصدر “القيمة الفعلية” في هذه المعادلة.
مبادئ العمل
الإنكودر الضوئي (optical): يدور قرص يحمل نمط خطوط بين مصدر ضوئي ومستقبِل. مع تقطّع الضوء المارّ عبر القرص تُولَّد نبضات. يوفّر دقة عالية؛ لكنه في المقابل أكثر حساسية للغبار والزيت والاهتزاز.
الإنكودر المغناطيسي (magnetic): يُستخدم قرص ذو أقطاب مغناطيسية ومستشعر مجال مغناطيسي. أكثر تحمّلًا للبيئات المتّسخة والرطبة والمهتزّة؛ ودقته عادةً أدنى من الأنواع الضوئية.
الأنواع الحثّية والسعوية: تُدرَس عندما يبرز التحمّل في البيئات القاسية.
Resolver: ليس إنكودر بالمعنى الكلاسيكي، بل يعمل بمبدأ المحوّل (transformer). إلكترونياته بسيطة وشديدة التحمّل؛ يُفضَّل في بيئات الحرارة العالية والاهتزاز الشديد. تعتمد الدقة على قدرة دائرة التقييم.
الإنكودر التزايدي (incremental)
لا يعرف الإنكودر التزايدي الموضع المطلق؛ بل يولّد نبضات كلما تحرّك فحسب. تتتبّع وحدة التحكم الموضع بعدّ هذه النبضات.
الخرج النموذجي:
- القناتان A وB: بينهما فارق طور 90° (تربيعي / quadrature). هذا
- القناة Z (المرجع / index): نبضة واحدة لكل دورة. تُستخدم
- القنوات العكسية (A/، B/، Z/): نقل تفاضلي
الفارق في الطور يتيح تحديد الاتجاه.
للمرجعة (homing).
لمناعة أعلى ضد الضوضاء.
بفضل العدّ التربيعي يمكن مضاعفة الدقة: عند عدّ كل انتقال في كل قناة، يُحصَل على دقة تعادل أربعة أضعاف عدد النبضات لكل دورة (تقييم x4).
القيد الأساسي: عند انقطاع الطاقة تُفقَد معلومة الموضع. يجب على النظام إجراء مرجعة (homing) عند كل تشغيل. كما أن نبضة واحدة مفقودة بسبب الضوضاء تُنتج خطأ موضع دائمًا.
أنواع إشارة الخرج (التزايدي)
Push-pull (HTL): يعمل عادةً عند مستوى 24 V. متحمّل نسبيًا للضوضاء في البيئة الصناعية، ويُستخدم على نطاق واسع في المسافات المتوسطة.
RS-422 / تفاضلي (TTL): تُرسَل الإشارة كزوج قناة وقناة عكسية. الخيار الأكثر موثوقية في مسافات الكابل الطويلة والترددات العالية.
Open collector: بسيط ومنخفض التكلفة؛ مناسب للمسافات القصيرة والترددات المنخفضة.
يجب أن يتطابق نوع الخرج بالضرورة مع نوع دخل الطرف المقابل. هذا التعارض مشكلة تشغيل شائعة في الموقع.
ما مقدار الدقة المطلوب
تُحسب الدقة رجوعًا من دقة الموضع التي يتطلّبها التطبيق. فمثلًا إذا كانت خطوة الموضع المطلوبة على محور خطي معلومة، يُوجَد عدد النبضات المطلوب لكل دورة عبر نسبة تحويل الآلية. القاعدة العامة هي اختيار دقة أدقّ بوضوح من الدقة المستهدفة؛ وإلا فلن تستطيع حلقة التحكم إبقاء الموضع مستقرًا.
رفع الدقة بلا داعٍ له ثمن أيضًا: عند الدوران العالي يرتفع تردد الخرج وقد يتجاوز حدّ تردد دخل العدّ في وحدة التحكم. عند الاختيار يجب التحقق من تردد الخرج عند أقصى دوران.
الميكانيك والتركيب
نوع العمود: الأنواع ذات العمود المجوّف (hollow shaft) تُركَّب مباشرة على عمود الآلة، ولا تتطلّب قارنة إضافية. الأنواع ذات العمود المصمت (solid shaft) تُوصَل بقارنة مرنة؛ تتحمّل القارنة انحراف المحور فتحمي محامل الإنكودر.
انحراف المحور والاهتزاز: الوصلة الصلبة تُتلف محمل الإنكودر خلال وقت قصير. استخدام قارنة مرنة ومفتاح عزم صحيح يطيل العمر.
فئة الحماية: في البيئات التي يجري فيها الغسل، وفي التصنيع الخراطي، وفي الأماكن الخارجية، تكون فئة IP حاسمة.
درجة حرارة التشغيل وتحمّل الاهتزاز: في تطبيقات مثل مخرج الفرن والمكبس والرافعة يجب التحقق من قيم الكتالوج.
قائمة تحقّق الاختيار
- [ ] تزايدي أم مطلق — هل المرجعة مقبولة؟
- [ ] هل يلزم متعدد الدورات (multiturn)؟
- [ ] هل حُسبت الدقة المطلوبة؟
- [ ] هل تردد الخرج عند أقصى دوران أدنى من حدّ وحدة التحكم؟
- [ ] هل نوع الخرج متوافق مع دخل الطرف المقابل؟
- [ ] هل حُدِّد نوع العمود وطريقة التركيب؟
- [ ] هل فئة IP ودرجة الحرارة وتحمّل الاهتزاز مناسبة للبيئة؟
- [ ] هل خُطِّط نوع الكابل وطوله وتأريض الدرع؟
عائلات المنتجات ذات الصلة: Encoder، محرّك السيرفو، مشغّل السيرفو، كابل السيرفو، المستشعر، PLC
Leave a Reply