انکودر و خط کش دیجیتال در CNC
انکودر چیست؟ حسگر موقعیت و جهت حرکت که زاویه شفت یا جابهجایی خطی را به سیگنال الکتریکی تبدیل میکند. این مطلب مالک نیت اطلاعاتی است: اصل کار، مطلق و افزایشی، روتاری و خطی، رزولوشن و رابط. خرید و تطبیق موجودی در دسته انکودر است. خطکشهای محور در خطکش انکودر جدا شدهاند. موجودی را از این صفحه قطعی نگیرید.
انکودر چیست
در ماشین CNC کنترلر فرمان میدهد، درایو جریان میسازد، موتور گشتاور تولید میکند و انکودر میگوید حرکت واقعاً چه بوده. بدون این حلقه، مسیر ابزار فقط یک برنامه است. انکودر روی سروو موتور معمولاً روتاری است. انکودر روی خود میز معمولاً خطی است و به آن خطکش میگویند. این دو نقش را یکی نگیرید.
عبارت «انکودر صنعتی» در جستوجو همه اینها را مخلوط میکند. قطعه تارت، فیدبک سروو و خطکش شیشهای هر سه انکودر خوانده میشوند و هیچکدام جایگزین هم نیستند. اگر سؤالتان «کدام را بخرم» است، این مطلب را تمام نکنید؛ به دسته فروش بروید. اگر سؤال «چه فرقی دارند» است، همینجا بمانید.
انکودر موقعیت را میسازد، سرعت را از روی تغییر موقعیت در زمان مشتق میکنند، و جهت را از اختلاف فاز دو کانال یا از خود کد مطلق میخوانند. این سه کمیت از یک حسگر درمیآیند؛ حسگر جدا برای هر کدام لازم نیست.
اصل کار: نوری، مغناطیسی، القایی
هایدنهاین در کاتالوگ انکودرهای روتاری مینویسد بیشتر مدلهای ERN، ECN و ROD با اصل تصویربرداری نوری کار میکنند: صفحه مدرج و شبکه روبش نسبت به هم حرکت میکنند و نور مدوله میشود. خطهای مدرج در فرایندهای فوتولیتوگرافی خود سازنده ساخته میشوند. DIADUR خط کروم روی شیشه است و دوره مدرج رایج ۲۰ میکرومتر. METALLUR خط فلز روی نوار فولادی است و دوره رایج ۴۰ میکرومتر.
روبش تصویری برای دورههای حدود ۲۰ و ۴۰ میکرومتر به کار میرود. روبش تداخلی برای مدرجهای خیلی ریز مثل ۸ میکرومتر است. این تفکیک از کاتالوگ خطکشهای همان سازنده است، نه از عنوان فروشگاهی. اگر دوره مدرج در پلاک نیامده، آن را حدس نزنید.
انکودر مغناطیسی قطبهای یک حلقه یا نوار مغناطیسی را میخواند. به آلودگی روغن مقاومتر است و معمولاً دوره سیگنال درشتتری دارد. انکودر القایی تغییر اندوکتانس را میخواند و در محیط براده و روغن ماشینابزار نسلهایی از آن دیده میشود. هیچکدام از این سه اصل بهخودیخود مطلق یا افزایشی نیست؛ مطلق بودن از کدگذاری مقیاس میآید، نه از فیزیک روبش.
خانواده ERM هایدنهاین نمونه زاویهسنج مغناطیسی با یاتاقان جدا است. آن خانواده را با ERN نوری پشت سروو یکی نگیرید. اگر پلاک ERN است، انتظار مقیاس شیشهای نوری داشته باشید.
در خطکشهای پوشیده، پوسته مقیاس را از روغن و براده جدا میکند. برگه LS 383 / LS 3x3 هایدنهاین درجه حفاظت IP53 میدهد. ERN 1381 در حالت نصبشده IP40 است. این دو رقم را یکی نکنید؛ روتاری پشت موتور و خطکش روی میز محیط یکسانی ندارند. هوای فشرده برای بالا بردن حفاظت را فقط وقتی بنویسید که همان مدل در کاتالوگ همان سازنده گفته باشد.
انکودر القایی در سرووهای داخل موتور بعضی سازندهها برای مقاومت به روغن آمده است. آن را با EnDat نوری هایدنهاین یکی نکنید فقط چون هر دو «مطلق»اند. فیزیک روبش و پروتکل دو لایه جدا هستند. پلاک باید هر دو را بگوید.
مطلق در برابر افزایشی
| معیار | افزایشی | مطلق |
|---|---|---|
| حفظ موقعیت پس از قطع برق | شمارنده از بین میرود | همان زاویه برمیگردد |
| نیاز به هومینگ | تا دیدن علامت مرجع، فقط جابهجایی نسبی معلوم است | رفرنس مکانیکی معمولاً لازم نیست |
| پیچیدگی رابط | کانال A و B و علامت مرجع | کلمه دیجیتال؛ EnDat، SSI یا BiSS |
| کاربرد | وقتی رفرنس بعد از روشن شدن در دسترس است | وقتی بعد از روشن شدن باید همان نقطه شناخته شود |
خروجی افزایشی رایج کانالهای A و B با اختلاف فاز ۹۰ درجه الکتریکی است، بهاضافه یک علامت مرجع در هر دور. در کاتالوگ ERN 1381 شمار خط ۵۱۲، ۲۰۴۸ و ۴۰۹۶ است و خروجی سینوسی حدود ۱ Vss. دقت سیستم اعلامشده همان برگه: ۵۱۲ خط ±۶۰ ثانیه قوسی، ۲۰۴۸ خط ±۲۰″، ۴۰۹۶ خط ±۱۶″. این ارقام دقت سیستماند نه تعداد پالس بعد از درونیابی درایو.
تکدور فقط همان دور را کد میکند. چنددور، دورهای متوالی را هم نگه میدارد. هایدنهاین EnDat را رابط دوطرفه خودش معرفی میکند؛ SSI یکطرفه است و ساعت را کنترلر میسازد.
اشتباه رایج این است که مطلق را «دقیقتر» و افزایشی را «ارزانتر» بخوانید. دقت سیستم ERN 1381 با ۲۰۴۸ خط ±۲۰″ است؛ مطلق بودن را از روی این عدد نتیجه نگیرید. دو موتور با توان یکسان و انکودر متفاوت قطعه دیگری هستند چون درایو ورودی دیگری میخواهد. مقایسه جدولی در مقایسه انواع انکودر است.
روتاری در برابر خطی
| معیار | روتاری | خطی (خطکش) |
|---|---|---|
| محل نصب | معمولاً پشت سروو موتور یا روی شفت | روی خود میز، مقیاس جدا |
| اندازهگیری | زاویه مستقیم؛ موقعیت خطی در صورت کوپل با پیچ، غیرمستقیم | جابهجایی میز مستقیم روی مقیاس |
| اثر بکلش | لقی و انبساط پیچ داخل همان عدد میماند | خطای پیچ را دور میزند |
اگر روتاری روی سروو موتور باشد، حلقه سرعت و کموتاسیون را میبندد. کنترلرهای ماشینابزار اغلب هر دو را دارند: انکودر موتور برای حلقه جریان و سرعت، خطکش برای حلقه موقعیت میز.
در کاتالوگ خطکشهای پوشیده هایدنهاین، خانواده LS 106 با مقیاس شیشه DIADUR، خروجی ۱۱ µA، دوره سیگنال ۲۰ میکرومتر، کلاس دقت ±۵ و ±۳ میکرومتر و طول اندازهگیری ۲۴۰ تا ۳۰۴۰ میلیمتر آمده است. نماد ML همان طول اندازهگیری است. LS106-ML740 یعنی ۷۴۰ میلیمتر، نه رزولوشن ۷۴۰. LB 382 برای طولهای بزرگ با نوار فولادی METALLUR و دوره ۴۰ میکرومتر معرفی شده است.
انکودر تارت روتاری است ولی نقش محور تغذیه را ندارد. ایستگاه ابزار را قفل میکند. آن را با فیدبک X/Y/Z عوض نکنید. خرید خطکش را از دسته خطکش انجام دهید، نه از روی تعریف این صفحه.
رزولوشن، دقت و تکرارپذیری
رزولوشن کوچکترین تمایزی است که خروجی میتواند بسازد. در افزایشی، شمار خط در یک دور نقطه شروع است؛ درایو با درونیابی سیگنال سینوسی گام کوچکتری میسازد. هایدنهاین برای سیگنال ۱ Vss درونیابی بهتر از ±۱٪ دوره سیگنال را در شرایط تنظیمشده اعلام میکند. این مجوز نوشتن «رزولوشن نهایی ماشین شما» نیست؛ آن عدد به تنظیم درایو و مکانیک هم بستگی دارد.
دقت سیستم خطای موقعیت روی یک دور یا روی طول اندازهگیری است و در کاتالوگ با ثانیه قوسی یا میکرومتر میآید. تکرارپذیری برگشت به همان نقطه است و ممکن است از دقت مطلق بهتر باشد. سه عدد را یکی نخوانید. عنوان «۲۰۴۸» فقط شمار خط است. اگر درایو ورودی TTL مربعی دارد، سیگنال ۱ Vss همان قطعه را راه نمیاندازد.
در خطکش، گام اندازهگیری پیشنهادی با درونیابی داخلی فرق دارد. برگه LS 106 گامهای ۱ و ۰٫۵ میکرومتر را پیشنهاد میکند؛ این پیشنهاد سازنده است نه تضمین روی ماشین شما. کلاس دقت ±۵ µm را با گام ۰٫۵ µm عوضی نگیرید.
خروجیها: TTL، HTL، SSI، EnDat، BiSS
| رابط | نوع سیگنال | دیجیتال یا آنالوگ | مطلق یا افزایشی | کاربرد رایج |
|---|---|---|---|---|
| TTL | مربع سطح پایین | دیجیتال | افزایشی | فیدبک سروو وقتی ورودی درایو TTL است |
| HTL | مربع با تغذیه بالاتر | دیجیتال | افزایشی | وقتی ورودی درایو HTL است؛ جایگزین TTL نیست |
| SSI | ساعت و داده یکطرفه | دیجیتال | مطلق | موقعیت مطلق بدون تبادل پارامتر |
| EnDat | دوطرفه | دیجیتال | مطلق | موقعیت بهاضافه پارامتر و تشخیص |
| BiSS | دوطرفه باز | دیجیتال | مطلق | وقتی پلاک BiSS است؛ متعلق به هایدنهاین نیست |
TTL سطح مربع حدود ۵ ولت است. خانواده ROD 426 در کاتالوگ انکودر سروو با خروجی TTL و شمار خط ۵۰ تا ۵۰۰۰ آمده. HTL همان شکل مربع را با ولتاژ تغذیه بالاتر میسازد، معمولاً ۱۰ تا ۳۰ ولت. ورودی TTL درایو، HTL را بدون مدار واسط تحمل نمیکند.
۱ Vss دو سیگنال سینوسی با دامنه حدود ۱ ولت پیکتاپیک است. ERN 1381 و ERN 1387 از این خانوادهاند. ۱۱ µA خروجی جریان آنالوگ نسلهای خطکش مثل LS 106 است؛ آن را با ۱ Vss یکی نگیرید.
DRIVE-CLiQ رابط زیمنس است. روی سروو 1FK7 حرف F در پسوند انکودر به AM22DQ با DRIVE-CLiQ اشاره میکند. این را با EnDat هایدنهاین عوضی نگیرید. جزئیات تطبیق موتور زیمنس در مطلب خانوادههای 1FL6 و 1FK7 است، نه اینجا.
اشتباههای رایج در انتخاب
اول: مطلق را از روی عدد خط حدس زدن. ERN 1381 با ۲۰۴۸ خط افزایشی است. مطلق را از نام رابط بخوانید. دوم: خطکش را از دسته روتاری خریدن. این دسته یازده قلم روتاری و تارت دارد؛ LS و LB در دسته خطکشاند. سوم: TTL و ۱ Vss را یکی گرفتن. شکل موج فرق دارد و کارت فیدبک جدا میخواهد.
چهارم: تعویض انکودر موتور با خطکش میز. حلقه جریان بدون فیدبک موتور بسته نمیماند. پنجم: نادیده گرفتن مسیر Z1. ERN 1387 مسیر Z1 برای کموتاسیون سینوسی دارد؛ ERN 1381 این مسیر را ندارد. ششم: خرید بدون پلاک. کدهای کارکرده مثل FD8L602-1100-21 در سبد هستند و کاتالوگ همان کد در منبع رسمی پیدا نشد؛ بدون پلاک عدد نسازید.
هفتم: فرض تنوع گسترده. دسته انکودر همین الان یازده محصول دارد. اگر مدل در فهرست نیست، موجود فرض نکنید. استعلام کنید.
مشخصههای نصب را هم از کاتالوگ همان خانواده بخوانید نه از شکل ظاهری. ERN 1381 در برگه رسمی شفت مخروطی ۹٫۲۵ میلیمتر با نسبت ۱:۱۰، سرعت مکانیکی مجاز تا ۱۵۰۰۰ دور در دقیقه، و درجه حفاظت IP40 در حالت نصبشده دارد. تغذیه ۵ ولت با رواداری ±۰٫۵ ولت است. ROD با شفت توپر برای کوپلینگ جدا معرفی شده و برای سرعت بالاتر یا تلرانس نصب بزرگتر مناسب دانسته شده، نه برای جایگزینی کور ERN پشت موتور. اگر فلنج یکی به نظر میرسد و شفت یکی نیست، قطعه دیگری است.
در خطکش، علامت مرجع را با رزولوشن عوضی نگیرید. خانواده LS 106 یک، دو، یا مرجع فاصلهکدشده دارد. مدلهای با پسوند C معمولاً مرجع فاصلهکدشدهاند تا کنترلر بعد از حرکت کوتاه مبدأ را پیدا کند. LS 703 قدیمیتر است؛ برای آن فقط طول ML از عنوان محصول قابل استناد است. نوار LB 382 دوره ۴۰ میکرومتر دارد و برای طولهای بزرگتر از شیشه LS است. اینها را با انکودر روتاری ۲۰۴۸ خط مقایسه عددی نکنید؛ واحد یکی نیست.
پرسشهای پرتکرار
انکودر مطلق همان انکودر دقیق است؟
خیر. مطلق بودن یعنی کد موقعیت بعد از قطع برق میماند. دقت سیستم عدد جدا در کاتالوگ است.
خطکش دیجیتال همان انکودر روتاری است؟
خیر. خطکش مقیاس خطی روی محور است. روتاری زاویه شفت را میخواند.
۲۰۴۸ یعنی چه؟
در ERN 1381 شمار خط افزایشی در یک دور است. در انکودر مطلق بیتهای موقعیت چیز دیگری است.
از این مطلب میشود خرید؟
خیر. فهرست فروش در دسته انکودر است. اینجا تعریف است.
EnDat را میشود به ورودی TTL زد؟
خیر. پروتکل و شکل موج جداست. کارت فیدبک باید همان رابط را داشته باشد.
گام بعد: اگر باید بخرید به دسته انکودر بروید. اگر محور خطی است به خطکش بروید. اگر جدول مقایسهای میخواهید مطلب مقایسه انواع را بخوانید.
