Enkoder ve Uygulamaya Genel Bakış <br> Enkoder, mekanik hareketi veya hedef konumu ölçmek için kullanılabilen bir elektromekanik cihazdır. Çoğu kodlayıcı, nabız trenleri şeklinde elektrik sinyalleri sağlamak için optik sensörler kullanır, bu da harekete, yöne veya konum bilgilerine dönüştürülebilir.
Döner kodlayıcılar şaftın dönme hareketini ölçmek için kullanılabilir. Şekil 1, bir ışık yayan diyot (LED), bir kod tekerleği ve kod tekerleğinin arkasındaki bir ışık sensörü dahil olmak üzere bir döner kodlayıcının temel bileşenlerini göstermektedir. Bu kod tekerleği, kodlanmış bir biçimde düzenlenmiş opak ve hafif transmitör fan şeklindeki alanlara sahip dönen bir şaft üzerine yerleştirilir. Kod tekerleği döndüğünde, opak sektörler ışığı engeller ve ışık geçiren sektörler ışığın geçmesine izin verir. Bu, karşılık gelen pozisyon veya hareket bilgileri olarak derlenebilen kare dalga darbeleri üretir. Kodlayıcı genellikle devrim başına 100 ila 6000 sektöre ayrılır. Bu, 100 sektörlü bir kodlayıcının 3.6 derece doğruluk sağlayabileceğini gösterirken, 6000 sektörlü bir kodlayıcı 0.06 derece doğruluk sağlayabilir.
Doğrusal kodlayıcılar döner kodlayıcılar gibi çalışır. Döner kodlayıcıyı değiştirmek için sabit, opak bir şerit kullanır, opak şeridi yüzeyinde hafif transmissive boşluklarla ve LED dedektör düzeneği hareketli gövdeye tutturulur.
Şekil 1. Bir optik kodlayıcının bileşenleri
Sadece bir darbe çıkış kodlayıcısı dönme açısını belirleyemez, bu nedenle yararlı değildir. İki kod kanalı kullanılırsa ve sektörleri arasındaki faz farkı 90 derece (Şekil 2'de gösterildiği gibi) ise, kuadratür kodlayıcının iki çıkış kanalı konum ve dönme yönünün iki bilgisini belirleyebilir. Örneğin, A kanal fazı yönlendirirse, kodlayıcı saat yönünde döner. Kanal B fazı yönlendirirse, kod tekerleği saat yönünün tersine döner. Bu nedenle, darbe sayısını ve a, b sinyalleri arasındaki nispi faz bilgilerini izleyerek, aynı anda rotasyonun konumunu ve yön bilgilerini elde etmek mümkündür.
Şekil 2. Quadrature Encoders A ve B'nin çıkış sinyalleri
Ek olarak, bazı kuadratür kodlayıcıları ayrıca sıfır sinyal veya referans sinyali adı verilen üçüncü bir çıkış kanalı içerir. Bu kanalın her dönüşü için tek bir darbe çıktı. Bir referans konumunu doğru bir şekilde hesaplamak için bu tek darbeyi kullanabilirsiniz. Çoğu kodlayıcıda, bu sinyale z ekseni veya dizin denir.
Şimdiye kadar, bu makale tek uçlu bir artımlı kare kodlayıcı tanıttı. Hem A hem de B sinyalleri toprağa atıfta bulunulduğundan, bunlara tek uçlu denir ve her sinyalin sadece bir (veya sadece bir) satırı vardır. Yaygın olarak kullanılan bir diğer kodlayıcı diferansiyel bir kodlayıcıdır ve A ve B sinyallerinin iki kablo vardır. A sinyalinin iki satırı A 've A'dır ve B sinyalinin iki satırı sırasıyla B' ve B'dir. Bu dört çizgi her zaman bilinen bir seviye (0V veya VCC) çıktığından, bu yapıya itme-pull yapısı da denir. A VCC olduğunda, A '0V'dir. Tersine, A 0V olduğunda, A 'VCC'dir. Tek uçlu bir kodlayıcı durumunda, A ya VCC veya yüzer. Diferansiyel algılama kullanmak sinyalin doğruluğunu sağlayabilir, böylece diferansiyel kodlayıcılar genellikle büyük elektrik gürültüsü olan ortamlarda kullanılabilir.
Artımlı bir kodlayıcı ile, yalnızca konum değişikliği bilgisi (hareket hızı ve ivmenin hesaplanabileceği) ölçülebilir, ancak hedefin mutlak konumu belirlenemez. Burada, hedefin mutlak konumunu elde edebilen üçüncü tip bir kodlayıcı: mutlak kodlayıcı tanıtacağız. Bu kodlayıcı, artımlı kodlayıcı gibi, alternatif opak sektörlere ve şeffaf sektörlere sahiptir. Bununla birlikte, mutlak bir kodlayıcı, tıpkı bir hedef halka gibi eşmerkezli bir kod kanalı oluşturmak için kodlayıcının kod tekerleğinde çok bileşenli bir bölge kullanır. Konsantrik kod yolu, kodlayıcı kodunun merkezinden başlar ve kod kartının dışına kadar dışa doğru uzanır. Her kod kanalının, iç katmanından iki kat daha fazla bölüm vardır. Birinci kat, en iç kısım kod kanalı, sadece bir ışık geçiren sektör ve bir opak sektöre sahiptir; Merkezdeki ikinci katmanda iki ışık transferci sektör ve iki opak sektörü vardır; Üçüncü kod kanalı için dört ışık transferci sektör ve opak sektör var. Kodlayıcının 10 katman kodu kanalı varsa, en dış kod kanalında 512 sektör vardır; 16 katman kodu kanalı varsa, en dış kod kanalında 32.767 sektör vardır.
Mutlak kodlayıcı, kod kanalı başına içinden daha fazla sayıda sektöre sahip olduğundan, sektör sayısı bir ikili sayma sistemi oluşturur. Bu tür kodlayıcıda, kod tekerleğindeki her kod kanalı bir ışık kaynağına ve bir alıcıya karşılık gelir. Bu, 10 katmanlı bir kodlayıcının 10 grup ışık kaynağı ve alıcı gerektirdiği anlamına gelirken, 16 katmanlı bir kodlayıcı 16 grup ışık kaynağı ve alıcı gerektirir.
Mutlak bir kodlayıcının avantajı, kodlayıcının hızını azaltabilmeniz ve kodlayıcının kodlayıcısının tüm makine hareket döngüsü boyunca sadece bir devrim yapabilmesidir. Makine 10 inç seyahat ederse ve kodlayıcının 16 bit hassasiyeti varsa, makine konumunun doğruluğu 10/65,536 veya 0.00015 inçtir. Makine 6 feet gibi daha uzun süre hareket ederse, kaba bir döner kodlayıcı her ayağın izlenmesini sağlayabilir; İnce döner kodlayıcı olarak adlandırılan ikinci bir aşama, 1 ayak içindeki mesafeleri izleyebilir. Bu, kaba kodlayıcıyı 6 metrelik mesafenin tamamında dönecek şekilde ayarlayabileceğiniz anlamına gelir; İnce kodlayıcıyı 1 ayak (veya 12 inç) aralığını çözebilecek şekilde de ayarlayabilirsiniz.
Bir kodlayıcı kullanarak nasıl ölçülür <br> Ölçüm için bir kodlayıcı kullanmak için temel bir elektronik cihaz, sayaç olmalıdır. Temel sayaç, tespit edilen kenarların sayısını belirtmek için birkaç giriş kanalı aracılığıyla bir değer üretir (yani dalga formunda düşük veya yüksekten yüksekten alçaktan düşük değişiklikler). Çoğu sayaçla ilişkili üç giriş, kaynak ve yukarı/aşağı seçimi vardır. Sayaç, kaynak girişindeki olayların sayısını kaydeder ve yukarı veya aşağı sayılır. Örneğin: Yukarı/aşağı durum biti "yüksek" ise sayaç sayılır; Yukarı/aşağı durum biti "düşük" ise sayaç sayılır. Şekil 3, basitleştirilmiş bir sayaç bloğu diyagramını göstermektedir.
Şekil 3. Sayaçın basitleştirilmiş modeli
Kodlayıcılar genellikle bağlanması gereken 5 kabloya sahiptir. Farklı kodlayıcılar, bu çizgilerin rengi aynı değildir. Bu kabloları kodlayıcıya güç vermek ve A, B ve Z sinyallerini okuyabilirsiniz. Şekil 4, artımlı bir kodlayıcı için tipik bir arayüz tanımını göstermektedir.
Şekil 4. Artımlı kodlayıcı arayüzü
Bir sonraki adım, bu çizgilerin nereye bağlanması gerektiğine karar vermektir. Yukarıda belirtildiği gibi, A sinyali kaynak terminale bağlanır ve sinyalindeki darbeler sayılır. Sinyal B, yukarı/aşağı seçim bağlantı noktasına bağlanır. Herhangi bir +5V DC güç kaynağını güç ve öğütülmüş bağlantılara bağlayın Çoğu durumda, bir veri toplama cihazı için yalnızca bir dijital çizgi yeterlidir.
Sinyal kenarları sayıldığından, dikkate almanız gereken bir sonraki şey, bu değerlerin nasıl pozisyon bilgisine dönüştürülmesi gerektiğidir. Kenar değerini pozisyon bilgisine dönüştürme işlemi, kullanılan kodlama türüne bağlıdır. Üç temel kodlama türü vardır: x1, x2 ve x4.
X1 kodlama
Şekil 5, bir kareleme süresi için artı ekran sayım sayısını ve karşılık gelen X1 kodlama tipini göstermektedir. Kanal A kanalını kurduğunda, artış A kanalının yükselen kenarında meydana gelir. Kanal B Kanal A'ya yol açtığında, azalma A kanalının düşen kenarında meydana gelir.
Şekil 5. X1 Kodlama
X2 kodlama
X2 kodlaması, bir kanalın her kenar sayısının hangi kanalın kanalize edildiğine bağlı olarak arttırılması veya azaltılması dışında, yukarıdaki işleme benzer. Sayaç değeri, Şekil 6'da gösterildiği gibi her döngüden 2 oranında artacak veya 2 azalacaktır.
Şekil 6. X2 Kodlama
X4 kodlama
X4 kodlama modunda, sayacı ayrıca A ve B kanallarının her kenarında artar veya azalır. Sayaç sayısının artması veya azalması, hangi kanalın hangi kanalı yönlendirdiğine bağlıdır. Sayaç sayısı 4 artar veya her döngüde 4 azalır.
Kodlama türü ve darbe sayımı türünü ayarladıktan sonra, sayısal bilgileri konumlandırmaya dönüştürmek için aşağıdaki formülü kullanabilirsiniz:
Rotasyon pozisyonu için
Rotasyon miktarı 
Burada n = şaftın her dönüşü sırasında kodlayıcı tarafından üretilen darbe sayısı
x = kodlama türü
Doğrusal pozisyon için
Yer değiştirme 
Burada PPI = inç başına darbe (bu parametre seçilen kodlayıcı ile ilgilidir)
Kodlayıcıyı enstrümana bağlama Bu bölümde, NI CDAQ-9172 şasisini ve NI 9401 C Serisi Dijital G/Ç modülünü örnek olarak alın. Farklı ölçüm aletleri ve ekipmanı kullanmak bu sürece benzer.
Kullanılan Ekipman:
CDAQ-9172: Ni Compactdaq 8-slot yüksek hızlı USB şasisi
NI 9401: 8 kanal, 5 V/TTL Yüksek Hız, Çift Yönlü Dijital G/Ç modülü
24 darbe/rotasyon kare kodlayıcısı
Ni 9401, 8 dijital kanal için bağlantı sağlayan bir D-sub konnektörüne sahiptir. Her kanalın dijital giriş veya çıkış cihazına bağlanabilen dijital bir G/Ç bağlantı noktası vardır. CDAQ-9172'deki iki sayaça sadece 5. ve 6. yuvalardan bağlanabilirsiniz; Bu nedenle, 9401'i 5. yuvaya yerleştirin.
Bu özelliklere göre, kodlayıcı üzerindeki A bağlantı pim 14'e bağlanır ve B bağlantı pim 17'ye bağlanır ve "5 VDC gücü", "yüksek" olarak ayarlanan herhangi bir kullanılmayan basamak satırına bağlanır. "" Herhangi bir com bağlantı noktasına bağlanın.
Ölçmeye başlayın
Kodlayıcı ölçüm cihazına bağlandığına göre, bu verileri gözlem ve analiz için bir bilgisayara aktarmak için Ni LabView grafik programlama yazılımını kullanabilirsiniz.
Alıntı: NI "Genel Ölçüm Kılavuzu"