لماذا أحتاج إلى جهاز تشفير على محركي؟ وكيف يعمل جهاز التشفير؟

ما هو جهاز التشفير؟

أثناء تشغيل المحرك، تحدد المراقبة الآنية لمعلمات مثل التيار وسرعة الدوران والموضع النسبي للاتجاه المحيطي للعمود الدوار حالة المحرك.محركالهيكل والمعدات التي يتم سحبها، بالإضافة إلى التحكم في الوقت الحقيقي في المحرك وظروف تشغيل المعدات، وبالتالي تحقيق المؤازرة وتنظيم السرعة والعديد من الوظائف المحددة الأخرى.

هنا، لا يؤدي استخدام جهاز التشفير كعنصر قياس أمامي إلى تبسيط نظام القياس بشكل كبير فحسب، بل يجعله أيضًا دقيقًا وموثوقًا وقويًا.

المشفر عبارة عن مستشعر دوار يحول موضع وإزاحة الأجزاء الدوارة إلى سلسلة من إشارات النبضات الرقمية، والتي يقوم نظام التحكم بجمعها ومعالجتها لإصدار سلسلة من الأوامر لضبط وتغيير حالة تشغيل الجهاز. وإذا تم دمج المشفر مع قضيب تروس أو برغي، فإنه يمكن استخدامه أيضًا لقياس الكميات الفيزيائية لموضع وإزاحة الأجزاء المتحركة خطيًا.

التصنيف الأساسي للمشفّر

المشفر عبارة عن مزيج ميكانيكي وإلكتروني وثيق من أجهزة القياس الدقيقة، والإشارة أو البيانات للترميز والتحويل، وللاتصال، ونقل وتخزين بيانات الإشارة.
المشفر هو جهاز قياس دقيق يجمع بين المكونات الميكانيكية والإلكترونية لتشفير الإشارات والبيانات وتحويلها ونقلها وتخزينها. يُصنف المشفر وفقًا لخصائصه المختلفة كما يلي: مشفر القرص المشفر ومشفر المقياس المشفر: يُحوّل الإزاحة الخطية إلى إشارات كهربائية، بينما يُحوّل الإزاحة الزاوية إلى إشارات اتصالات، ويُستخدم مشفر القرص المشفر. المشفر التزايدي: يُستخدم لتحديد الموضع والزاوية وعدد الدورات، ويُحدد معدل الفصل بعدد النبضات لكل دورة. المشفر المطلق: يُستخدم لتحديد معلومات مثل الموضع والزاوية وعدد الدورات بزيادات زاوية، ويُعطى لكل زيادة زاوية رمز فريد.
- أجهزة التشفير المطلقة الهجينة: تقوم أجهزة التشفير المطلقة الهجينة بإخراج مجموعتين من المعلومات: تُستخدم مجموعة واحدة من المعلومات للكشف عن موضع الأقطاب المغناطيسية، مع وظيفة المعلومات المطلقة؛ أما المجموعة الأخرى فهي مطابقة تمامًا لمعلومات الإخراج الخاصة بأجهزة التشفير التزايدية.

أجهزة التشفير الشائعة الاستخدام لـمحركات

مشفر تزايدي

يستخدم هذا الجهاز مبدأ التحويل الكهروضوئي مباشرةً لإخراج ثلاث مجموعات من نبضات الموجة المربعة A وB وZ. تتميز المجموعتان A وB بفارق طور 90 درجة، مما يُسهّل تحديد اتجاه الدوران. أما المجموعة Z، فتُصدر نبضة واحدة في كل دورة، وتُستخدم لتحديد موقع نقطة مرجعية. المزايا: بساطة التصميم، عمر ميكانيكي متوسط ​​يصل إلى عشرات الآلاف من الساعات أو أكثر، مقاومة عالية للتداخل، موثوقية عالية، مناسب للإرسال لمسافات طويلة. العيوب: عدم القدرة على إخراج معلومات الموقع المطلق لدوران العمود.

المشفرات المطلقة

مستشعر رقمي ذو خرج مباشر، يتكون من قرص ترميز دائري على طول المحور القطري، يحتوي على عدد من قنوات الترميز متحدة المركز. كل قناة مفصولة بقطاعات شفافة وغير شفافة للضوء. عدد قطاعات قنوات الترميز المتجاورة مرتبط بعلاقة ثنائية، حيث يمثل عدد قنوات الترميز على القرص عدد الأرقام الثنائية، بينما يمثل عدد بتات كل قناة عدد البتات. يوجد على جانب القرص المواجه لمصدر الضوء عنصر حساس للضوء، وعلى الجانب الآخر لكل قناة ترميز. عندما يكون القرص في وضع مختلف، يقوم العنصر الحساس للضوء بتحويل إشارة مستوى الضوء المناسبة لتكوين رقم ثنائي.

يتميز هذا النوع من أجهزة التشفير بأنه لا يتطلب عدادًا، ويمكن قراءة رمز رقمي ثابت يُمثل الموضع من أي نقطة على عمود الدوران. وبطبيعة الحال، كلما زاد عدد قنوات الرمز، زادت الدقة؛ ففي جهاز تشفير بدقة ثنائية N بت، يجب أن يحتوي قرص الرمز على N قناة باركود. وتتوفر حاليًا منتجات تشفير مطلقة بدقة 16 بت.

مبدأ عمل جهاز التشفير

يوجد في مركز لوحة الترميز الكهروضوئية، التي تحتوي على حلقة تمر عبر الخطوط الداكنة، أجهزة إرسال واستقبال كهروضوئية للقراءة، للحصول على أربع مجموعات من إشارات الموجة الجيبية المدمجة في A وB وC وD، كل موجة جيبية بفرق طور 90 درجة (بالنسبة لموجة محيطية بزاوية 360 درجة)، وانعكاس إشارة C وD، متراكبة على الطورين A وB، والتي يمكن تعزيزها لتحقيق استقرار الإشارة؛ والآخر في كل دورة لإخراج نبضة طور Z نيابة عن موضع الصفر المرجعي.
بما أن الفرق بين طوري A و B يبلغ 90 درجة، يمكن مقارنته مع طور A في المقدمة أو طور B في المقدمة، من أجل تمييز الدوران الموجب والعكسي للمشفر، ومن خلال نبضة الصفر، يمكنك الحصول على موضع مرجع الصفر للمشفر.

تُصنع أقراص التشفير من مواد مختلفة كالزجاج والمعدن والبلاستيك. يُرسب القرص الزجاجي على خط محفور دقيق للغاية داخل الزجاج، مما يمنحه ثباتًا حراريًا جيدًا ودقة عالية. أما القرص المعدني، فيمر مباشرة عبر الخط المحفور دون أن يمر به، وهو أقل هشاشة، ولكن نظرًا لسمكه، تكون دقته محدودة، كما أن ثباته الحراري أقل بكثير من ثبات القرص الزجاجي. بينما يتميز القرص البلاستيكي بانخفاض تكلفته، إلا أن دقته وثباته الحراري وعمره الافتراضي أقل.

الدقة - يحدد المشفر عدد الخطوط المارة أو المظلمة لكل 360 درجة من الدوران، وتسمى الدقة، والمعروفة أيضًا بدقة المؤشر، أو تسمى مباشرة عدد الخطوط، وعادة ما تكون من 5 إلى 10000 خط لكل دورة مؤشر.

مبادئ قياس الموضع والتحكم بالتغذية الراجعة

تحتل أجهزة التشفير مكانة بالغة الأهمية في المصاعد، وآلات التشغيل، ومعالجة المواد، وأنظمة التغذية الراجعة للمحركات، ومعدات القياس والتحكم. تستخدم هذه الأجهزة محززات ضوئية ومصادر ضوء الأشعة تحت الحمراء لتحويل الإشارات الضوئية إلى إشارات كهربائية TTL (HTL) عبر جهاز استقبال، والذي يعكس بصريًا زاوية دوران المحرك وموضعه من خلال تحليل تردد مستوى TTL وعدد المستويات العالية.

بما أنه يمكن قياس الزاوية والموقع بدقة، فمن الممكن تشكيل نظام تحكم ذي حلقة مغلقة باستخدام جهاز التشفير والعاكس لجعل التحكم أكثر دقة، وهذا هو السبب في إمكانية استخدام المصاعد وأدوات الآلات وما إلى ذلك بدقة عالية.

ملخص

باختصار، نفهم أن المشفرات تنقسم إلى نوعين: تزايدي ومطلق، وذلك حسب بنيتها. كما أنها تحوّل إشارات أخرى، مثل الإشارات الضوئية، إلى إشارات كهربائية يمكن تحليلها والتحكم بها. وفي المصاعد والآلات الشائعة، تعتمد هذه الآلات على التحكم الدقيق في المحرك، ومن خلال التغذية الراجعة للإشارات الكهربائية في نظام التحكم ذي الحلقة المغلقة، يُعد استخدام المشفرات المزودة بمحولات التردد أمرًا بديهيًا لتحقيق هذا التحكم الدقيق.