ما هو الفرق بين المشفرات المطلقة والتزايدية؟

في عالم الأتمتة ، والروبوتات ، وآلات CNC ، وأنظمة التحكم الصناعية ، يعد مصطلح التشفير حجر الزاوية في الدقة والتحكم في الحركة. المشفر هو جهاز كهروميكانيكي يحول الحركة أو الموضع إلى إشارة كهربائية يمكن قراءتها بواسطة جهاز تحكم ، مثل PLC (وحدة تحكم منطقية قابلة للبرمجة) أو متحكم. تعتبر المشفرات أساسية للتطبيقات التصنيع والهندسة الحديثة ، مما يتيح تتبع الحركة الدقيق والتحكم في التعليقات.

يعد فهم الفرق بين الترميزات المطلقة والتدريجية أمرًا بالغ الأهمية للمهندسين والفنيين وتكامل النظام. يخدم هذان النوعان المشفران نفس الغرض الأساسي ولكن يعملان بشكل مختلف ، مع وجود آثار مختلفة على الأداء والموثوقية والتكلفة وتعقيد النظام.

تستكشف هذه المقالة الفروق الأساسية بين المشفرات المطلقة والمتزايدة ، وتتحول إلى أنواع التشفير المختلفة ، وتحليل تطبيقاتها ، وخاصة في أنظمة العد وتحديد المواقع. سنقوم أيضًا بفحص أحدث الاتجاهات في تقنية التشفير ونوفر رؤى قابلة للتنفيذ لاختيار المشفر المناسب لتطبيقك.

أنواع التشفير والتقنيات

تأتي المشفرات في أشكال مختلفة بناءً على بناءها وطريقة القياس والتطبيق. يساعد فهم هذه الأنواع في توضيح الأماكن التي تتناسب فيها المشفرات المطلقة والمتزايدة في نطاق أوسع.

1. التشفير الخطي

يقيس التشفير الخطي موضع كائن على طول مسار خطي. يتكون عادةً من مستشعر (رأس) ومقياس ، والذي قد يكون بصريًا أو مغناطيسيًا أو تسعية أو استقرائيًا. تستخدم المشفرات الخطية على نطاق واسع في آلات CNC ، ومعدات قياس الدقة ، وتصنيع أشباه الموصلات.

• المزايا : الدقة العالية ، ردود الفعل في الوقت الفعلي ، مناسبة للحركة المستقيمة.

• التطبيقات : تنسيق آلات القياس ، قواطع الليزر ، والمخارق عالية الدقة.

2. تشفير الدوران (رمح)

يحول المشفر الدوار ، المعروف أيضًا باسم تشفير العمود ، الموضع الزاوي للعمود الدوار إلى إشارة كهربائية. هناك نوعان فرعيان رئيسيان: ترميزات دوارة متزايدة ومشفيرات دوارة مطلقة.

• المزايا : مضغوطة ، متعددة الاستخدامات ، مناسبة للأعمدة الحركية والعناصر الدوارة.

• التطبيقات : محركات المؤازرة ، والأسلحة الآلية ، وأنظمة المصاعد ، وتوربينات الرياح.

3. تشفير الموقف

يحدد تشفير الموضع الموقع الدقيق للمكون الميكانيكي ، سواء في نظام خطي أو دوار. يمكن أن يكون إما مطلقًا أو تدريجيًا ، اعتمادًا على ما إذا كان يخرج قيمة موضع فريدة أو تغييرات في الموضع.

• المزايا : يمكن أن تكون دقيقة للغاية مع الحد الأدنى من الكمون.

• التطبيقات : أنظمة الروبوتات والأتمتة والتحكم في التغذية المرتدة.

4. التشفير البصري

يعد المشفر البصري أحد أكثر تقنيات التشفير شيوعًا. يستخدم مصدر الضوء ومجموعة الكشف الضوئي بالتزامن مع قرص أو شريط مشفر. يمر الضوء عبر القرص أو يعكسه ، ويتم تفسير الإشارة الناتجة لتحديد الموقف أو الحركة.

• المزايا : دقة عالية ، أقل حساسية للتداخل المغناطيسي.

• التطبيقات : الأجهزة الطبية والأتمتة المختبرية وأدوات الدقة.

المشفر المطلق مقابل التشفير الإضافي

في قلب مناقشة التشفير هي المقارنة بين التقنيات المطلقة والتدريجية. يقدم كلاهما ملاحظات حول الموقف أو الحركة ، لكنهما يختلفان بشكل كبير في كيفية تقديم هذه المعلومات.

ما هو التشفير المطلق؟

يقوم المشفر المطلق بإنشاء رمز ثنائي أو رقمي فريد يتوافق مع كل موضع رمح. هذا يعني حتى لو فقدت الطاقة ، يمكن للمشفر الاحتفاظ والإبلاغ عن موقعه الدقيق عند إعادة التشغيل.

الميزات الرئيسية:

• كل موقف لديه خرج فريد.

• لا يؤثر فقدان الطاقة على الدقة أو الاحتفاظ بالموقف.

• عادة أغلى من المشفرات الإضافية.

• يوفر خيارات منعطف واحد ومتعددة.

فوائد:

• لا حاجة للوجود بعد فقدان السلطة.

• مثالية لتطبيقات السلامة الحرجة والعالية الدقة.

• يضمن السلوك الحتمي.

حالات الاستخدام:

• الروبوتات الصناعية

• أنظمة التصوير الطبي

• أسطح التحكم في الفضاء

ما هو التشفير الإضافي؟

يشفر التشفير الإضافي ينشئ نبضات كما يدور العمود. يتم حساب هذه النبضات لتحديد الموقف والاتجاه. ومع ذلك ، فإنه لا يحتفظ بالموقف المطلق بعد فقدان الطاقة وعادة ما يتطلب تسلسل Homing أثناء التهيئة.

الميزات الرئيسية:

• نبضات نبضات (قنوات A و B و Z).

• يتطلب نقطة مرجعية أو تنويم.

• أقل تكلفة وأبسط للتنفيذ.

• يقدم دقة عالية جدا.

فوائد:

• فعال من حيث التكلفة للتحكم الأساسي في الحركة.

• أداء عالي السرعة.

• تكامل بسيط مع أنظمة التحكم التقليدية.

حالات الاستخدام:

• أنظمة النقل

• آلات النسيج

• أنظمة التغذية المرتدة الحركية الأساسية

جدول المقارنة: المطلقة مقابل الترميزات الإضافية

الترميز في حساب الطلبات

واحدة من أكثر الاستخدامات شيوعًا للتشفير في حركة العد أو التتبع. سواء كان قياس عدد الثورات أو الإزاحة الخطية أو المواقف الزاوية ، تخدم المشفرات المطلقة والمتزايدة أدوارًا محددة.

العد مع برامج الترميز الإضافية

تعتبر المشفرات الإضافية مثالية لتتبع المواقف النسبية. يخرجون سلسلة من القنوات (A و B) التي يمكن حسابها بواسطة وحدة تحكم. يتم تحديد اتجاه الحركة حسب اختلاف الطور بين هذه القنوات.

• التطبيقات :

• عد الثورات في المحركات

• مراقبة حركة حزام النقل

• قياس السرعة والتسارع

• الايجابيات :

• جيل النبض عالي السرعة

• التكامل مع عدادات التربيع

• منطق وأجهزة أبسط

• سلبيات :

• فقدان الموقف بعد التخلص من السلطة

• يتطلب توهي إلى موقف معروف

الاعتماد مع المشفرات المطلقة

توفر المشفرات المطلقة الموضع الدقيق ، والذي يمكن استخدامه للمنطق القائم على العد ، خاصةً عندما تكون السلامة والموثوقية ذات أهمية قصوى. يمكن أن تتبع عمليات الترميز المطلقة متعددة المنعطفات الثورات عبر دورات متعددة باستخدام آليات التروس أو الذاكرة المدعومة بالبطارية.

• التطبيقات :

• تتبع أرضية المصعد

• المواقع المشتركة الآلية

• الملاحة الآلية للمركبة (AGV)

• الايجابيات :

• عد دقيق حتى بعد فقدان الطاقة

• يقلل من الحاجة إلى أجهزة استشعار خارجية

• يحسن موثوقية النظام

• سلبيات :

• تعقيد وتكلفة أعلى

• يتطلب المزيد من بت البيانات أو بروتوكولات الاتصال

تنسيقات إخراج التشفير للعد

خاتمة

يعتمد الاختيار بين المشفر المطلق والمشفر الإضافي على احتياجات التطبيق من أجل الدقة والموثوقية والتكلفة. في حين أن كلا النوعين من المشفرات يحولان الحركة الميكانيكية إلى إشارات كهربائية ، فإن مبادئها التشغيلية وحالات الاستخدام تختلف اختلافًا كبيرًا.

تكون المشفرات المطلقة مثالية عندما لا يجب أن تؤثر فقدان الطاقة على الدقة الموضعية وحيث تكون التغذية المرتدة الدقيقة غير الغامضة أمرًا بالغ الأهمية. في المقابل ، تكون عمليات التشفير الإضافية أكثر ملاءمة للتطبيقات عالية السرعة وفعالة من حيث التكلفة حيث يكون تتبع الحركة النسبي كافيًا.

في النهاية ، يساعد فهم الاختلافات بين أنواع التشفير هذه المهندسين على اتخاذ قرارات مستنيرة ، وتحسين أداء النظام ، والحفاظ على الموثوقية التشغيلية. مع زيادة اعتماد الصناعة 4.0 وإنترنت الأشياء والأتمتة الدقيقة ، سيستمر دور التشفير في الأنظمة الحديثة في النمو.

الأسئلة الشائعة

ما هو المشفر المستخدم؟

يتم استخدام المشفر لتحويل الحركة الميكانيكية أو الموضع إلى إشارة إلكترونية للمراقبة أو التحكم. وتشمل التطبيقات الروبوتات وآلات CNC والمصاعد والأتمتة الصناعية.

أيهما أفضل: التشفير المطلق أو التزايدي؟

ذلك يعتمد على التطبيق. تعتبر عمليات التشفير المطلقة أفضل للأنظمة التي تحتاج إلى الاحتفاظ بالموقف بعد فقدان الطاقة. تعتبر أجهزة التشفير الإضافية أفضل للتطبيقات عالية السرعة ، حساسة للتكلفة.

هل يمكن تحويل المشفر الإضافي إلى المطلق؟

لا ، لأن المشفرات المتزايدة توفر فقط بيانات الموضع النسبية. ومع ذلك ، يمكنك إضافة أنظمة تتبع خارجية أو استخدام منطق البرامج لتقريب المواقع المطلقة ، على الرغم من أنها ليست موثوقة.

هل تتطلب الترميز المعايرة؟

لا تتطلب معظم المشفرات المعايرة ، ولكن قد يتطلب التكامل في النظام محاذاة أو منزلية ، خاصة بالنسبة لعمليات الترميز الإضافية.

ما هو التشفير المطلق متعدد المنعطفات؟

يتتبع المشفر المطلق متعدد المنعطفات زاوية العمود وعدد الثورات الكاملة. يستخدم العدادات الداخلية أو أنظمة التروس لتوفير رمز فريد لكل موقف على المنعطفات المتعددة.

ما هو دقة التشفير؟

يشير دقة e ncoder إلى عدد المواقف المتميزة التي يمكن أن يكتشفها لكل ثورة أو وحدة الحركة. يتم قياسه بالنبضات لكل ثورة (PPR) للمشفرات المتزايدة وبتات للتشفير المطلق.