إذا كان لديك فضول من أي وقت مضى حول كيفية قياس الموقع أو السرعة أو الاتجاه في الأنظمة الميكانيكية أو الإلكترونية، فمن المحتمل أنك صادفت مفهوم التشفير الدوارة. هذه الأجهزة هي أساسي في التطبيقات الصناعية والسيارات والأجهزة الإلكترونية وحتى الروبوتات. قدرتك على التحول الحركات الميكانيكية في الإشارات الكهربائية يجعلها مكونات أساسية لأي نظام تحكم. ولكن ما هي بالضبط وما هي الأنواع الموجودة؟ سنقوم باستكشاف هذا الموضوع الرائع بطريقة كاملة ومفصلة.
Un التشفير الدوارةالمعروف أيضا باسم التشفير، هو جهاز كهروميكانيكي يحول الحركة الدوارة للعمود إلى إشارات كهربائية. يمكن تفسير هذه الإشارات بواسطة الأنظمة الإلكترونية لمهام مثل حساب الموضع الزاوي وسرعة الدوران واتجاه المحور. اعتمادًا على تصميمه، يمكن لجهاز التشفير توفير قياسات نسبية أو مطلقة، ويختلف تنفيذه اعتمادًا على الاحتياجات الخاصة من التطبيق.
ما هي أنواع التشفير الدوارة الموجودة؟
يتم تصنيف أجهزة التشفير الدوارة بشكل أساسي إلى نوعين: مطلق وتزايدي. يتمتع كلا الخيارين بميزات وتطبيقات خاصة بهما، والتي نستكشفها أدناه.
التشفير التزايدي
توفر أجهزة التشفير التزايدية معلومات بناءً على التغيير النسبي للموضع. كل دورة للعمود تولد سلسلة من النبضات الكهربائية. ومن خلال تحليل هذه النبضات يمكن تحديد الحركة والاتجاه والمسافة المقطوعة. ومع ذلك، فإن هذه الترميز لا تتذكر موقف حيث كانوا في حالة انقطاع التيار الكهربائي. وهذا يجعلها خيارًا اقتصاديًا وفعالًا لقياس الإزاحات النسبية، ولكنها أقل ملاءمة إذا كانت معلومات الموقع المطلق مطلوبة منذ بدء التشغيل.
لتفسير البيانات من أ التشفير التزايدي، يتم استخدام قناتي إخراج تعرفان باسم "A" و"B"، وهما منفصلتان بمقدار 90 درجة عن بعضهما البعض. تسمح هذه الفجوة أيضًا تحديد اتجاه الحركة، وهو أمر ضروري للتطبيقات التي تتطلب التحكم ثنائي الاتجاه.
التشفير المطلق
أجهزة التشفير المطلقة قادرة على تعيين قيمة رقمية فريدة لكل موضع زاوي للمحور. وهذا يعني أنه حتى في حالة فقدان الطاقة، يحتفظ المشفر بمعلومات الموقع ويقدمها فور استعادة الطاقة. وهذا يجعلها ذات قيمة خاصة في البيئات الصناعية، حيث دقة و دقة هم ضروريون.
تستخدم هذه الأجهزة عادةً طرق إخراج مختلفة، مثل الرموز الثنائية أو كود رماديلتجنب الأخطاء أثناء التحولات. بالإضافة إلى ذلك، يمكنهم تقديم ميزات مثل multiturn، والذي يسمح بقياس كل من الموضع خلال الدورة الكاملة وعدد اللفات التي تم إجراؤها.
كيف تعمل أجهزة التشفير الدوارة؟
المبدأ الأساسي لجهاز التشفير الدوار هو اكتشاف حركة العمود الدوار. وبحسب النوع، يتم تحويل هذه الحركة إلى إشارات كهربائية باستخدام تقنيات مختلفة:
- التشفير البصري: يستخدمون قرصًا مثقوبًا ومصدرًا للضوء. أثناء دوران القرص، يمر الضوء عبر الثقوب ويتم اكتشافه بواسطة أجهزة الاستشعار الكهروضوئية. اعتمادًا على موضع العمود، يتم إنشاء أنماط محددة من الإشارات الكهربائية.
- التشفير المغناطيسي: وهي تتضمن قرصًا مغناطيسيًا يدور أمام تأثير هول أو مستشعر المقاومة المغناطيسية. تكتشف هذه المستشعرات التغيرات في المجال المغناطيسي وتحولها إلى إشارات كهربائية.
- التشفير بالسعة: يقيسون التغيرات في السعة الناتجة عن حركة العمود. إنها مثالية في التطبيقات التي تتطلب دقة عالية ومقاومة للظروف البيئية المعاكسة.
يمكن أن يكون إخراج هذه الأجهزة تناظريًا أو رقميًا، اعتمادًا على التطبيق المحدد. في التطبيقات العملية، يتم إرسال البيانات الناتجة عن جهاز التشفير إلى وحدة تحكم أو معالج دقيق يفسر الإشارات ويستخدمها في مهام مثل التحكم في موقف أو السرعة.
التطبيقات العملية لأجهزة التشفير الدوارة
تعد أجهزة التشفير الدوارة مكونات مهمة في مجموعة واسعة من الصناعات. بعض الأمثلة على التطبيقات تشمل:
- أنظمة التحكم الصناعية: آلات CNC والروبوتات الصناعية وعمليات الأتمتة.
- السيارات: أنظمة مراقبة التوجيه والمساعدة في المركبات الحديثة.
- الأجهزة: أدوات التحكم بالمؤقت والمقابض الدوارة.
- الروبوتات: تتبع دقيق للحركة في الأذرع الآلية والأنظمة المستقلة.
مزايا استخدام التشفير المطلق والتزايدي
يتمتع كل نوع من أجهزة التشفير بمزايا فريدة تجعله مناسبًا لمواقف محددة:
- التشفير المطلق: وهي تتميز بتقديم دقة أكبر في التطبيقات المهمة، والاحتفاظ بالموضع بعد فقدان الطاقة، والتكامل الأسهل في الأنظمة متعددة المحاور.
- التشفير التزايدي: فهي أرخص وعادة ما تكون مثالية للقياسات النسبية والمهام الأقل أهمية.
بروتوكولات الاتصال والاتصال
يعتمد الاتصال بين جهاز التشفير ونظام التحكم إلى حد كبير على بروتوكول الاتصالات. بعض من الأكثر استخداما هي:
- SSI (واجهة المزامنة التسلسلية): مثالية لنقل البيانات عالية الدقة والدقة.
- يمكن الحافلة: شائع جدًا في تطبيقات السيارات والتطبيقات الصناعية نظرًا لقوته وكفاءته.
- بيس: فهو يسمح بالاتصال ثنائي الاتجاه وهو مناسب للأنظمة التي تتطلب بيانات مطلقة ومتزايدة.
يعتمد اختيار البروتوكول على كل من متطلبات التطبيق وكذلك البيئة التي يتم فيها استخدام التشفير.
بفضل قدرتها على الجمع بين الدقة والموثوقية والقدرة على التكيف، أصبحت أجهزة التشفير الدوارة عناصر أساسية في مجالات متنوعة مثل الروبوتات والسيارات والأتمتة الصناعية. أيًا كان نوع برنامج التشفير الذي تختاره، فمن الضروري التأكد من أنه يلبي احتياجاتك المحددة، مما يضمن الأداء الأمثل والتكامل السلس مع مكونات النظام الأخرى.