انکودر آتونیکس ENC

انکودر آتونیکس ENC یا Autonics ENC Wheel Type Incremental Rotary Encoder یک انکودر چرخ دار برای اندازه گیری مستقیم طول و سرعت اجسام در حال حرکت است. برخلاف Encoderهای شفت دار که به محور موتور یا مکانیزم متصل می شوند، ENC دارای چرخ اندازه گیری است و سطح چرخ با ورق، فیلم، پارچه، کاغذ، تسمه یا محصول متحرک تماس پیدا می کند. حرکت خطی جسم باعث چرخش Wheel و تولید پالس های A و B می شود. به همین دلیل ENC گزینه مناسبی برای متراژسنجی، اندازه گیری طول تولید، کنترل Feed، اندازه گیری سرعت خط و سیستم های Cut-to-Length است. Autonics نسخه های متریک و Yard را با واحدهای اندازه گیری از 1mm تا 1m و 0.01yd تا 1yd ارائه می کند.

انکودر ENC آتونیکس چیست؟

ENC یک Incremental Encoder با ساختار Wheel Type است. خروجی آن Position مطلق جسم را ذخیره نمی کند و جابه جایی از طریق شمارش Pulseها محاسبه می شود.

مهم ترین تفاوت ENC با Encoderهای شفت دار، تبدیل مستقیم حرکت خطی سطح به Pulse است. در بسیاری از کاربردها نیازی به محاسبه محیط رولر اصلی ماشین نیست.

کنترلر می تواند با شمارش پالس ها طول عبوری را محاسبه کند و با بررسی تغییرات زمانی Pulse، سرعت حرکت را نیز به دست آورد.

کاربرد اصلی ENC در اندازه گیری طول

چرخ ENC روی سطح محصول قرار می گیرد و همراه آن حرکت می کند. هر مقدار مشخص از جابه جایی، تعداد معینی Pulse در خروجی ایجاد می کند.

برای مثال در مدل 1mm/pulse، هر پالس معادل یک میلی متر حرکت خطی است. بنابراین 1000 Pulse به صورت تئوری معادل یک متر جابه جایی خواهد بود.

این روش برای سیستم های اندازه گیری طول پارچه، کابل، ورق، رول، فیلم پلاستیکی و مواد پیوسته کاربرد زیادی دارد.

اندازه گیری سرعت با ENC

علاوه بر Length، می توان از ENC برای اندازه گیری Speed استفاده کرد. PLC تعداد Pulse تولید شده در یک بازه زمانی را اندازه گیری می کند.

از آنجا که واحد اندازه گیری هر Pulse مشخص است، تبدیل Frequency به سرعت خطی ساده تر انجام می شود.

در سیستم هایی که Wheel روی سطح بدون لغزش حرکت می کند، این روش می تواند سرعت واقعی ماده را مستقل از سرعت فرمان موتور اندازه گیری کند.

واحدهای اندازه گیری ENC

یکی از مهم ترین پارامترهای انتخاب ENC، Min. Measuring Unit یا حداقل واحد اندازه گیری در هر Pulse است.

Autonics شش کد اصلی برای واحد اندازه گیری تعریف کرده است که سه مورد متریک و سه مورد بر اساس Yard هستند.

مدل ENC-1-1 برای اندازه گیری 1mm

مدل های ENC-1-1 برای کاربردهایی طراحی شده اند که یک Pulse باید معادل 1mm حرکت خطی باشد.

در نمونه ENC-1-1-T-24، محیط چرخ 250mm، Gear Ratio برابر 1:1 و تعداد Pulse برابر 250 است.

در نتیجه یک دور کامل Wheel معادل 250mm حرکت است و 250 Pulse نیز تولید می شود؛ یعنی هر Pulse معادل 1mm خواهد بود.

مدل ENC-1-2 برای اندازه گیری 1cm

ENC-1-2 حداقل واحد اندازه گیری 1cm در هر Pulse دارد.

در مدل ENC-1-2-T-24 محیط Wheel برابر 250mm، Gear Ratio برابر 4:1 و تعداد Pulse خروجی 100 اعلام شده است.

این مدل برای متراژسنجی عمومی مناسب است که دقت 1mm لازم نیست و پردازش Pulse کمتر ترجیح داده می شود.

مدل ENC-1-3 برای واحد 1m

در مدل های دارای کد 3، حداقل واحد اندازه گیری برابر 1m در هر Pulse است.

این گزینه برای اندازه گیری طول های زیاد مناسب است که شمارش هر میلی متر یا سانتی متر مزیت عملی ایجاد نمی کند.

در انتخاب چنین مدلی باید توجه داشت که تفکیک اندازه گیری پایین تر می شود و برای Cut-to-Length دقیق مناسب نیست.

مدل های اندازه گیری بر اساس Yard

ENC در نسخه های مخصوص واحد Yard نیز ارائه می شود. Wheel این گروه محیط 0.25yd یا معادل 228.6mm دارد.

کد 4 برای 0.01yd، کد 5 برای 0.1yd و کد 6 برای 1yd در هر Pulse استفاده می شود.

برای نمونه ENC-1-4-T-24 دارای 100 Pulse و حداقل واحد 0.01yd است؛ ENC-1-5-T-24 دارای 10 Pulse و 0.1yd در هر Pulse است.

ENC-1-6-T-24 نیز یک Pulse در ساختار مربوط تولید می کند و حداقل واحد اندازه گیری آن 1yd است.

خروجی های سری ENC

بر اساس راهنمای رسمی فعلی، ENC در سه ساختار Control Output ارائه می شود: Totem Pole، NPN Open Collector و Voltage Output.

این سری در راهنمای فعلی Line Driver ندارد. بنابراین هنگام جایگزینی نباید ENC را با خانواده های دارای Differential Output یکسان در نظر گرفت.

فازهای A و B در ENC

تمام خروجی های اصلی ENC از دو فاز A و B استفاده می کنند. این دو Signal دارای اختلاف فاز هستند.

با بررسی تقدم A یا B می توان جهت حرکت Wheel را تشخیص داد و در نتیجه حرکت رفت و برگشت ماده را نیز در Controller مدیریت کرد.

برخلاف بسیاری از Encoderهای شفت دار سه فاز، ENC خروجی Z ندارد و ساختار اصلی آن بر A و B متمرکز است.

Totem Pole Output

خروجی Totem Pole امکان Source و Sink کردن Signal را فراهم می کند و با ورودی های High-Speed سازگار قابل استفاده است.

در راهنمای رسمی Sink Current حداکثر 30mA و Source Current حداکثر 10mA برای این ساختار ذکر شده است.

مدل ENC-1-1-T-24 نمونه متریک 1mm با Totem Pole و تغذیه 12–24VDC است.

NPN Open Collector Output

نسخه NPN برای اتصال به PLCهایی مناسب است که ورودی سریع آن ها با Open Collector NPN سازگار است.

مدل ENC-1-1-N-24 دارای واحد 1mm، 250 Pulse، محیط چرخ 250mm و تغذیه 12–24VDC است.

نسخه ENC-1-1-N-24-C همین مشخصات اندازه گیری را با Axial Cable Connector ارائه می کند.

Voltage Output

نسخه Voltage برای ورودی هایی طراحی شده که Pulse ولتاژی را مستقیما دریافت می کنند.

ENC-1-1-V-24 مدل 12–24VDC است و ENC-1-1-V-5 نشان می دهد همان ساختار اندازه گیری با تغذیه 5VDC نیز ارائه می شود.

بنابراین نوع Output به تنهایی برای تعیین Power Supply کافی نیست و بخش Voltage در Part Number باید بررسی شود.

تغذیه 5VDC و 12–24VDC

سری ENC بسته به مدل با 5VDC ±5% یا 12–24VDC ±5% کار می کند.

مصرف جریان بدون Load در راهنمای رسمی حداکثر 80mA اعلام شده است.

ولتاژ تغذیه Encoder و سطح ورودی PLC باید پیش از Wiring بررسی شوند تا به Encoder یا ورودی Controller آسیب وارد نشود.

ساختار کد ENC

نمونه مدل های سری ENC

حداکثر فرکانس پاسخ 180kHz

حداکثر Response Frequency رسمی ENC برابر 180kHz است.

در کاربرد واقعی Frequency به سرعت حرکت، ساختار Gear و واحد اندازه گیری مدل وابسته است.

High-Speed Counter کنترلر نیز باید بتواند Signal A و B را با سرعت کافی دریافت کند و هیچ Pulse از دست نرود.

حداکثر سرعت مکانیکی 5000rpm

حداکثر Allowable Revolution برای مدل های رسمی بررسی شده 5000rpm است.

در کاربرد Wheel Type، سرعت خطی سطح تعیین کننده سرعت چرخ خواهد بود و نباید Encoder از محدودیت مکانیکی یا Response Frequency عبور کند.

در خطوط بسیار سریع بهتر است سرعت Wheel بر اساس Circumference و سرعت خط محاسبه شود.

اهمیت عدم لغزش چرخ

دقت سیستم فقط به مشخصات الکترونیکی Encoder وابسته نیست. تماس مناسب Wheel با سطح ماده یکی از مهم ترین عوامل اندازه گیری صحیح است.

لغزش بین Wheel و محصول باعث می شود مقدار شمارش شده با طول واقعی متفاوت شود.

فشار تماس باید به اندازه ای باشد که Wheel همراه سطح حرکت کند، اما نیروی اضافی نباید به Encoder یا ماده آسیب بزند.

سطوح بسیار صیقلی، آلوده، روغنی یا متغیر از نظر قطر و ضخامت می توانند خطای اندازه گیری ایجاد کنند.

خطای ناشی از سایش Wheel

در متراژسنجی طولانی مدت، سایش سطح Wheel می تواند محیط موثر چرخ را تغییر دهد.

این تغییر کوچک در پروژه های متراژ بالا می تواند به Error تجمعی منجر شود.

به همین دلیل در سیستم های حساس بهتر است طول واقعی به صورت دوره ای با مقدار PLC مقایسه و Calibration نرم افزاری انجام شود.

Cable و Cable Connector

مدل های بدون پسوند C از Axial Cable Type استفاده می کنند.

مدل دارای C از Axial Cable Connector استفاده می کند و امکان جدا کردن کابل از Encoder را ساده تر می سازد.

Autonics کابل M17 سری CID6S را نیز به عنوان تجهیز جداگانه برای مدل Connector معرفی کرده است.

درجه حفاظت IP50

Protection Rating مدل های رسمی ENC بررسی شده IP50 است.

این سطح برای نصب داخل ماشین و محیط های نسبتا خشک مناسب است، اما برای پاشش مستقیم آب طراحی نشده است.

در خطوط مرطوب یا دارای روغن باید محل نصب، پوشش حفاظتی و شرایط تماس Wheel جداگانه بررسی شوند.

شرایط محیطی ENC

دمای کاری مدل های رسمی برابر −10…+70°C و دمای نگهداری −25…+85°C است.

رطوبت کاری 35…85%RH و رطوبت نگهداری 35…90%RH اعلام شده است.

Autonics شرایط محیطی را بدون یخ زدگی و میعان در نظر می گیرد و نصب در محیط خورنده یا دارای نویز شدید نیز باید کنترل شود.

Ground و مقابله با نویز

راهنمای رسمی توصیه می کند Shield کابل به Frame Ground متصل شود.

کابل Encoder باید از کابل های قدرت، خروجی VFD، سروو موتور و تجهیزات سوئیچینگ فاصله داشته باشد.

در صورت افزایش طول کابل، مقاومت سیم و ظرفیت بین خطوط می توانند روی شکل موج و Residual Voltage تاثیر بگذارند.

تفاوت ENC با E50S یا E40S

E40S و E50S Encoderهای شفت دار هستند و معمولا به محور موتور یا مکانیزم متصل می شوند.

ENC یک Wheel Encoder است و هدف اصلی آن تماس مستقیم با ماده برای اندازه گیری طول یا سرعت خطی است.

بنابراین انتخاب بین ENC و Encoder شفت دار بیشتر به محل اندازه گیری وابسته است تا صرفا Resolution الکترونیکی.

کاربردهای انکودر آتونیکس ENC

راهنمای انتخاب انکودر ENC

اولین مرحله انتخاب واحد اندازه گیری است. برای کاربرد دقیق می توان 1mm/pulse و برای کاربردهای عمومی تر 1cm/pulse را انتخاب کرد.

در سیستم های متریک بلندتر، مدل 1m/pulse وجود دارد و برای خطوط مبتنی بر Yard سه گزینه 0.01yd، 0.1yd و 1yd قابل انتخاب هستند.

در مرحله بعد خروجی Totem Pole، NPN یا Voltage بر اساس High-Speed Input کنترلر تعیین شود.

تغذیه 5VDC یا 12–24VDC باید با Part Number کامل و Power Supply ماشین سازگار باشد.

نسخه Cable یا Cable Connector نیز بر اساس نیاز تعمیرات و محل سیم کشی انتخاب شود.

در نهایت سرعت خط، احتمال Slip، جنس سطح، فشار تماس Wheel، IP50 و شرایط محیطی بررسی شوند.

نصب انکودر ENC

ENC باید به شکلی نصب شود که Wheel با فشار یکنواخت روی سطح مورد اندازه گیری قرار گیرد.

چرخ نباید روی سطح بلغزد یا هنگام تغییر سرعت از محصول جدا شود. در غیر این صورت خطای اندازه گیری Length ایجاد خواهد شد.

مسیر حرکت سطح باید تا حد امکان ثابت باشد و لرزش مکانیکی، کثیفی یا روغن روی Wheel کنترل شوند.

پس از نصب بهتر است یک طول مرجع مشخص عبور داده شود و مقدار شمارش شده با طول واقعی مقایسه شود.

قیمت انکودر آتونیکس ENC

قیمت ENC به واحد اندازه گیری، نوع خروجی، Voltage و Cable یا Connector بودن مدل وابسته است.

برای مثال ENC-1-1-N-24-C و ENC-1-2-T-24 از نظر واحد اندازه گیری، Output و Connection یکسان نیستند.

هنگام Replacement بهتر است Part Number کامل و مشخصات High-Speed Input کنترلر بررسی شوند.

اگر هدف طراحی سیستم جدید است، بهتر است ابتدا واحد اندازه گیری واقعی مورد نیاز و حداکثر سرعت خط مشخص شود.

سوالات متداول انکودر آتونیکس ENC

راهنمای خرید و قیمت انکودر آتونیکس ENC