هوشیار صنعت اسپادانا (هومیژ)

معرفی انکودر IN50 – IN50 TOTEM MAGNET

انکودر مغناطیسی افزایشی IN50 شرکت هوشیار صنعت با طراحی بهینه و ساختار مکانیکال مقاوم با رعایت تمامی استاندارد های روز دنیا، گزینه ای ایده آل برای سیستم های حرکتی با محدودیت فضای نصب است. این انکودر با قطر ۵ سانتیمتر، ترکیبی از فشردگی(ابعاد کاهش یافته)، دقت بالا و دوام را ارائه میدهد و برای کاربردهای صنعتی سنگین و سبک مناسب است. 

ویژگی های کلیدی: 

– رزولوشن‌های پرکاربرد: پشتیبانی تا ۱۰۲۴ پالس در هر دور (PPR) برای اندازه گیری دقیق سرعت و موقعیت. 

– فناوری مغناطیسی: عملکرد بدون تماس و مقاوم در برابر آلودگی های محیطی (گردوغبار، روغن، ارتعاشات). 

– بدنه مستحکم: در انتخاب متریال این انکودر تلاش شده از موادی با مقاومت مکانیکی و طول عمر بالا استفاده شود.

• بدنه: با توجه به قابلیت فرم‌‌پذیری خوب و استحکام در برابر شرایط محیطی نسبتاً خشن از ورق ST16 استفاده شده است.
• فلنچ: این قسمت از آلومینیوم6061 سخت‌کاری شده با عملیات حرارتی T6 استفاده شده است. این انتخاب علاوه بر ایجاد ظاهر براق‌تر و یکدست تر نسبت به آلیاژهای متعارف، باعث میشود عملکرد بلبرینگ‌ها به علت سایش کمتر و استحکام بیشتر بدنه بهتر باشد.
• شافت: از جنس استیل با درجه 304 انتخاب شده که این انتخاب علاوه بر مقاومت در برابر آلودگی الکترومغناطیس، استحکام بیشتری در برابر خوردگی و کوپل غیر هم محور دارد.

– نصب آسان: سازگاری با کوپلینگ های مختلف و اتصال سریع به استراکچر موجود. 

– کاربرد گسترده: ایده آل برای انواع موتورهای الکتریکی با مقادیر بالای نویز الکترومغناطیسی(برای سیستم‌های بسیار پر نویز، استفاده از انکودرهای خازنی توصیه بیشتری می‌شود)، سیستم های کانوایر، ماشین سازی‌ها، بازوهای رباتیک، صنایع نساجی و …

مزایای محصول از نظر فنی نسبت به نمونه های نوری و خازنی:

• دقت و استحکام فوق العاده بالا.
• نبود نیاز به محیط نصب خیلی تمیز.
• سهولت بالای پراکندگی و جایگزینی لوازم جانبی این محصول در بازار.
• کاهش وقوع آسیب های الکتریکال و مکانیکال احتمالی حین نصب.
• سیم‌کشی ساده به دلیل تعداد کم سیم.
• تضمین ۱۰,۰۰۰ ساعت عملکرد مداوم در شرایط محیطی تمیز طبق استانداردهای ابزاردقیق.
• پشتیبانی سرعت چرخش تا 15000 دور در دقیقه.

پارامترهای فنی:

– نوع خروجی: افزایشی (A,B,Z) TOTEMPOLE

– منبع تغذیه: ۵-۲۴ ولت DC (انعطاف پذیر برای صنایع مختلف). 

– درجه حفاظت: IP65 (مقاوم در برابر نفوذ آب و ذرات). 

– دمای کاری:-20 تا +85 درجه سانتیگراد. 

حال سوالی که پیش می آید این است که چرا انکودر با خروجی تاتم پل باید حتما 2 فاز داشته باشد؟

* تا الان در این فایل راهنما داشتیم روند تزریق پالس بصورت افزایشی (اضافه شونده به مقدار قبلی) را مورد بررسی قرار می دادیم، حال فرض کنید شفت انکودر در حین کارکرد لازم باشد به صورت معکوس CCW نیز بچرخد، در اینصورت اگر فقط یک فاز داشته باشیم، هم در حالت راست گرد CW و هم در حالت چپ گرد CCW ، مقدار پالسی که PLC دریافت می کند بصورت افزایشی خواهد بود، ولی اگر 2 فاز با اختلاف زاویه 90 درجه را به PLC تزریق کنیم، در این حالت:

در حالت CW راست گرد : فاز A از B جلوتر بوده و مقدار پالس تزریق شده به کانتر ورودی PLC (طبق برنامه تعریف شده در PLC و تشخیص نرم افزاری و بدون نیاز به نوشتن برنامه اضافی)، PLC این مقدار را افزایشی لحاظ کرده و با هر پالس جدید، مقدار عدد قبلی موجود درکانتر ورودی افزایش میابد.

ولی در حالت CCW چپ گرد : فاز B از A جلوتر بوده و مقدار پالس تزریق شده به کانتر ورودی PLC، این مقدار بصورت کاهش در نظر گرفته شده و با هر پالس جدید، مقدار عدد قبلی موجود در کانتر ورودی کاهش میابد تا جایی که عدد کانتر به صفر رسیده و سپس با ادامه دار بودن فرآیند چرخش، این عدد منفی خواهد شد و تا ماکزییم فضای دخیره کانتر( 16 بیت و یا 32 بیت) ادامه خواهد یافت.

16 بیت = 65,535

32 بیت = 4,294,967,295

تعریف خروجی تاتم پل (Totem Pole) در انکودرIN50 : قدرت و انعطاف در انتقال سیگنال

نحوه عملکرد:

خروجی تاتم پل در انکودرIN50 ، یک سیگنال دیجیتال قوی و بدون نویز ارائه میدهد که برای کاربردهای صنعتی با فاصله انتقال متوسط تا طولانی ایده آل خواهد بود. این نوع خروجی ترکیبی از مزایای خروجی خطی باز (Open ) و خروجی TTL را دارد و به صورت زیر عمل میکند: 

•  در حالت HIGH، خروجی به منبع تغذیه (VCC) متصل میشود. 
•  در حالت LOW، خروجی به زمین (GND) متصل میشود. 

مزایای کلیدی:

• سیگنال پایدار: کاهش نویز و تداخل الکترومغناطیسی (EMI) در محیط های صنعتی.(البته در نظر داشته باشید رفتار انکودرهای افزایشی لاین درایو در مواجهه با نویز و تداخل الکترومغناطیس قابل قبول تر است.)
• سازگاری بالا: کارکرد با هر دو منطق TTL 5V و HTL 24V بدون نیاز به مبدل خارجی. 
• مسافت انتقال طولانی: امکان ارسال سیگنال تا 3۰۰ متر (با کابل مناسب) در مقایسه با خروجی های معمولی. 

 تفاوت با سایر خروجی ها:

• برخلاف Open Collector که نیاز به مقاومت Pull-Up خارجی دارد، تاتم پل به صورت داخلی این مدار را داراست و هیچگاه در حالت سطح ولتاژ شناور قرار نمی گیرد و خروجی دیجیتال پایدار تری را تحویل می دهد. 
• در مقایسه با سطح ولتاژ HTL، در ولتاژهای پایین (مثلاً 5V) نیز عملکرد بهتری(تلفات مسیر کمتر) نسبت به مدل پوش – پول (PUSH POLE) دارد به دو دلیل: در مدار پوش پول بدلیل تفاوت ترانزیستور دوم(معمولا از نوع PNP) و خاصیت EMITER FOLLOWER هر دو سوییچ NPN و PNP همزمان، هیچگاه سطح ولتاژ پایدار ماکزییمم(Vin) و 0V را تجربه نمیکنیم و همچنین در مدار پوش پول تلفات سوییچینگ بیشتری نسبت به مدار تاتم پل داریم زیرا یکی از سوییچ ها PNP بوده و سوییچ های PNP افت ولتاژ بیشتری نسبت به سوییچ NPN ها دارند. 

نکات فنی تکمیلی

کوپلینگ مناسب

• پیشنهاد می شود تا حد امکان از کوپلینگ انعطاف پذیر پلیمری یا آلومینیومی موجود در جعبه محصول استفاده شود.

چرا کوپلینگ انعطاف‌پذیر؟

هنگام اتصال محورها(فرضا شفت انکودر و موتور)، به ندرت امکان هم محور کردن کامل آن‌ها وجود دارد. در صورت هم محور کردن‌ کامل نیز بعد از مدتی به دلایلی مانند سایش یاتاقان‌ها، تغییرات دما، یا انحراف ناشی از بارهای خارجی تغییر کند.  اگر میزان عدم تراز از حد مجاز کوپلینگ فراتر رود، نیروی جانبی ایجاد می‌شود که می‌تواند به شفت و بلبرینگ‌های  انکودر و موتور آسیب وارد کند.

در نظر داشته باشید که کوپلینگ به صورت فیوز مکانیکی عمل می‌کند و در صورت کم بودن انعطاف کوپلینگ احتمال آسیب به تجهیزات اصلی بسیار بیشتر می‌شود. 

معیار انتخاب یک کوپلینگ انعطاف‌پذیر مناسب:

مهم‌تر از میزان عدم ترازی که کوپلینگ تحمل می‌کند، دوام آن در شرایط عملیاتی و تأثیر عدم تراز بر شفت و بلبرینگ‌ها است. این رویکرد نتایج بهتری در پی خواهد داشت. 

طول عمر کوپلینگ:

•  اگر عدم هم محوری وجود نداشته باشد، کوپلینگ به‌صورت نامحدود کار می‌کند. 
•  هرچه عدم هم محوری بیشتر باشد، عمر کوپلینگ سریع‌تر کاهش می‌یابد. 
•  هنگام کوپل کردن انکودر از هرگونه ضربه سنگین به بدنه انکودر جددا خودداری گردد.
•  به هیچ وجه از گیره جهت کوپل کردن شفت انکودر استفاده نشود.
•  از کوپلینک سایز غیر متعارف و بزرگ استفاده نکنید.
•  در نظر داشته باشید که  ه هیچ وجه روی شفت و قسمت فلنج انکودر دریل کاری و ماشین‌کاری انجام نگردد، این کار علاوه بر ابطال ضمانت انکودر منجر به عدم هم محوری شافت و حتی شکستگی خواهد شد.

نیاز انکودرها به کوپلینگ دقیق: 

انکودرها معمولاً به کوپلینگ‌های ابزار دقیق نیاز دارند تا از خطاهای ناشی از لقی و آسیب به شفت و قطعات دوار موجود در انکودر جلوگیری شود. 

* توصیه مهم: از کوپلینگ‌های موتوری با صفحات انگشتی و جداکننده لاستیکی همانند تصویر زیر استفاده نکنید!

کوپلینگ‌های انعطاف‌پذیر طراحی‌شده برای انکودرهای ما:

برای آشنایی و سفارش خرید کوپلینگ‌های سازگار با انکودرهای ما، به بخش انکودرهای انعطاف پذیرمراجعه نمایید.

کابل مناسب

درصورت نیاز به افزایش طول کابل انکودر برای مسافت بیشتر، به جهت حداکثر کارایی از انکودر از کابل‌های شیلددار با زوج به هم تابیده (Twisted Pair) استفاده کنید، این کابل ها در بازار به نام کابل های AWG نیز شناخته می‌شوند زیرا مقیاس سایزبندی رشته های این کابل براساس استاندارد AWG آمریکا است.

* مهم‌ترین دلیل استفاده از کابل های AWG محافظت از سیگنال‌ها در برابر نویزهای القایی EMI و هدایتی موجود در مسیر است.

راهنمای نصب و سیم‌کشی

1. جدا سازی مسیرها:

•     سیم‌های قدرت و سیگنال باید کاملاً مجزا از یکدیگر (routing) شوند.
•     فاصله حداقل 30 سانتی‌متر (12 اینچ) بین کابل‌های قدرت و سیگنال ضروری است.

2. محافظت کابل‌های سیگنال:

•     استفاده از کابل‌های شیلددار و twisted-pair الزامی است.
•     شیلد باید فقط در سمت کنترلر زمین شود. در نظر داشته باشید اعمال زمین در دو طرف مسیر منجر به ایجاد حلقه زمین و اخلال در عمکرد انکودر خواهد شد.

    3.  منابع نویز:

•     رله‌ها (حتی اگر قبل از فیلتر باشند)، ترانسفورماتورها و درایوهای الکترونیکی می‌توانند در محیط نزدیک به خود نویز الکترومغناطیسی القا کنند.
•     حتی انکودرها نیز، از هر سه نوع نوری، مغناطیسی و خازنی ممکن است روی تجهیزات مجاور حساس تر از خود نیز نویز ایجاد کنند.
•     پیشنهاد می شود از کابل های AWG با سایز بسیار پایین و یا سایز بسیار ضخیم استفاده نگردد، زیرا ضخامت خیلی کم سایز سیم در فواصل زیاد باعث افزایش مقاومت اهمی مسیر و در نتیجه باعث کاهش سطح ولتاژ(افت کیفیت پالس های تزریقی با PLC) می گردد و همچنین ضخامت بالای سیم ها نیز باعث افزایش ظرفیت خازنی بین سیم ها در مسیر شده که علاوه بر ایجاد rise time  , fall time  نا خواسته باعث ایجاد نویز و ریپل در پالس های عبوری در مسیر می شود.

الزامات تغذیه انکودر:

•  ولتاژ تغذیه باید با دقت ±5% تنظیم شود.
•  عاری از نوسانات و ریپل های ناخواسته باشد.
•  طبق استانداردهای تعریف شده برای ابزار دقیق این مدارها به گونه‌ای طراحی شده اند که تحمل اضافه ولتاژهای لحظه‌ای را دارند ولی اگر این اسپایکها از طرف منبع به صوت طولانی مدت به انکودر اعمال شود منجر به آسیب بسیار جدی به انکودر خواهد شد.
• سیستم زمین و ارتینگ:
•  بدنه انکودر حتماً باید زمین شود ، در این راستا فقط کافیست سیم شیلد مربوطه انکودر را به زمین متصل نمایید، اگر از کابل AGW شیلد دار استفاده میکنید، می توانید این سیم را به شیلد خود کابل AWG متصل نمایید، و سر دیگر کابل که سمت کنترلر هست را به زمین کنترلر و یا زمین منبع تغذیه ای که کنترلر را تغذیه می کند متصل نمایید(شکل 36). توجه داشته باشید، سیم شیلد با مدار مناسبی به بدنه دستگاه متصل شده است و اتصال مجدد بدنه به زمین باعث حذف مدار محافظ خواهد شد.

* ( برای اتصال زمین از یک نقطه واحد استفاده شود)

راهکارهای پیشرفته  برای پروژه های با محیط های آغشته به نویز(محیط های خشن الکتریکال)

1. سیگنال‌های تفاضلی(استفاده از انکودر های لاین درایو):

•   استفاده از انکودرهای با خروجی complementary یا LINE DRIVE
•     به همراه گیرنده‌های تفاضلی

2. کابل‌های خاص:

•     کابل‌های با ظرفیت خازنی کمتر از 40 پیکوفاراد بر فوت.
•     برای مسافت‌های بیش از 50 فوت (15 متر) کنترلر تا محل نصب انکودر، پیشنهاد می شود از انکودر لاین درایو استفاده شود.

مشکلات رایج نویز بر سیگنال پالس انکودر:

•  افزایش زمان انتقال (Rise Time) بیش از 1 میکروثانیه باعث خطا می‌شود.  به منظور حذف این مشکل باید ازکابل با ظرفیت خازنی بسیار کم برای انتقال داده‌های انکودر استفاده شود.
•  در مسافت‌های طولانی، شکل موج مربعی دچار افت ولتاژ می‌شود، به این منظور استفاده از اسپلیتر و انکودرهای HTL پیشنهاد می‌شود.

* توجه:

•  در پروژه های EX (محیط های انفجاری)حتما رعایت استانداردهای ملی برق (NEC) و مقررات محلی الزامی است.
•  برای کاربردهای حساس، مانیتورینگ سیگنال‌های میدان توصیه می‌شود .

جمع‌بندی

رعایت اصول زیر تضمین‌کننده عملکرد پایدار است:

1. جداسازی فیزیکی کابل‌ها
2. شیلدینگ مناسب
3. زمین‌گذاری صحیح
4. استفاده از تجهیزات با خروجی تفاضلی در مسافت‌های طولانی
5. کنترل کیفیت سیگنال در نقاط بحرانی