انکودرها از نظر عملکرد به دسته‌های مختلفی تقسیم می‌شوند که عمده‌ترین آنها دو گروه نوری و مغناطیسی می‌باشد. انکودر نوری از رایج‌ترین انکودرها می‌باشد که از فناوری نوری یا فتوالکتریک برای شناسایی سیگنال استفاده می‌کند. در صنعت انواع مختلفی انکودر مانند خطی و غیرخطی، افزایشی و مطلق وجود دارد. تفاوت در نحوه جمع آوری یک انکودر مغناطیسی و یک انکودر نوری منجر به تفاوت عملکرد در محیط‌های مختلف عملیاتی می‌شود.
امروزه پیشرفت در صنعت و فناوری این امکان را می‌دهد که انکودرهای مغناطیسی با انکودرهای نوری به رقابت بپردازند. البته انکودر مغناطیسی دارای مقاومت بالایی در شرایط محیطی سخت بوده و همین امر سبب شده تا انتخاب بهتری در محیط‌های صنعتی باشند. انکودر مغناطیسی معمولا یک انکودر چرخشی است که از سنسورها برای شناسایی تغییرات میدان مغناطیسی در چرخ یا حلقه مغناطیس چرخشی استفاده می کند. یک قطعه معمولی از جنس آهن ربا که در اطراف لبه دیسک روتور متصل به یک شافت قرار گرفته است. ساده ترین تنظیمات می‌تواند یک آهنربا با قطب‌های شمالی و جنوبی آن در لبه‌های مخالف روتور و یک سنسور منفرد باشد. چنین وسیله‌ای موج خروجی سینوسی با فرکانس برابر و سرعت چرخش شافت را تولید می‌کند.
بر اساس تنوع شار مغناطیسی تولید شده در انکودرهای مغناطیسی یک سیستم تشخیص سیگنال که توسط یک آهنربا در حال چرخش در مقابل یک سنسور قرار داده شده به کار گرفته می شود؛ که اغلب بر روی شفت انکودر ثابت شده است. تکنولوژری انکودرهای مغناطیسی می‌تواند از دو نوع باشد که عبارتند از روی محور و خارج از محور.
تفاوت در نحوه جمع‌آوری اطلاعات در انکودر مغناطیسی و نوری باعث ایجاد تفاوت عملکرد در محیط‌های مختلف عملیاتی می‌شود. درک چگونگی عملکرد انکودر نوری و مغناطیسی می‌تواند در تعیین نوع انکودر به بهترین وجه به شما کمک کند.
در یک انکودر مغناطیسی سه مولفه اصلی وجود دارد که عبارتند از:
- مدار سنجش
- چرخ یا حلقه چرخان
- مجموعه ای از قطب های مغناطیسی در اطراف چرخ یا حلقه
از آنجا که چرخ یا حلقه در پشت سنسور مغناطیسی می چرخد، قطبها بر اساس قدرت میدان مغناطیسی، یک پاسخ قابل پیش‌بینی در سنسور ایجاد می کنند. تعداد جفت قطب‌های مغناطیسی در چرخ، تعداد سنسورها و نوع مدار الکتریکی همه بر رزولوشن سنسور موثر هستند. نکته اصلی استفاده از مغناطیس برای تولید سیگنال این است که برخلاف انکودرهای نوری قابلیت کار در محیط‌های با گرد و غبار، رطوبت و دماهای بالا را دارد.
انکودر مغناطیسی خطی
نحوه کار انکودر مغناطیسی خطی بر اساس القای الکترومغناطیسی است. زمانی که یک ماده مغناطیس در مقابل آهنربا قرار می‌گیرد میدان مغناطیسی در اطراف آن تغییر کرده و از همین طریق موقعیت سنسور تعیین می‌شود. تفاوت اصلی این فناوری عدم تماس در نوار لغزنده است که باعث می شود سنسور در برابر سایش بسیار مقاوم باشد و در عین حال دقت و سرعت اندازه‌گیری خوبی نیز داشته باشد.
انکودر مغناطیسی چرخشی
انکودرهای مغناطیسی چرخشی دارای سه مولفه دیسک، سنسور و مدار الکترونیکی هستند. بر روی محیط دیسک تعدادی قطب مغناطیسی وجود دارد. سنسورها با چرخش دیسک و تبدیل اطلاعات به موج سینوسی، تغییرات میدان مغناطیسی را تشخیص می‌دهند.
نحوه کار انکودرهای مغناطیسی
انکودرهای نوری از نور برای شناسایی موقعیت های منحصر به فرد انکودر استفاده می‌کند. انکودرهای مغناطیسی از همان روش برای تعیین موقعیت استفاده می‌کند، اما این کار را به جای نور، با استفاده از میدانهای مغناطیسی انجام می دهد.
ساده ترین شکل یک انکودر مغناطیسی یک سنسور چرخشی است که از یک صفحه مغناطیسی و یک دنده فرومغناطیسی تشکیل شده است. در حالی که این نوع رمزگذار چرخشی ساده و مقرون به صرفه است اما وضوح خروجی از نظر مکانیکی محدود است و وضوح نمونه را به ۱۲۰ یا ۲۴۰ پالس محدود می‌کند.
مزایای انکودرهای مغناطیسی
یک انکودر مغناطیسی، قابل اعتماد است و در سخت ترین محیط ها قابل استفاده است. برخلاف انکودرهای نوری که در آن دیسک آن آلوده می شود، انکودرهای مغناطیسی به عنوان روش تشخیص از میدانهای مغناطیسی استفاده می کنند و باعث می شوند که در محیط‌های با آلودگی و گرد و غبار بالا بسیار قابل اطمینان تر باشند. همچنین این انکودرها در دماهای مختلف نیز قابل استفاده هستند و در برابر لرزش مقاوم‌اند. این نوع انکودر به دلیل سرعت و مقاومتی که دارند در کارخانه‌های فلزی، کاغذ و الوار مورد استفاده قرار می‌گیرند.
انکودرهای نوری به دلیل داشتن اجزای بیشتر بین ده تا بیست درصد گران قیمت‌تر از انکودرهای مغناطیسی هستند. انکودرهای نوری در دمای بین -۲۵ تا ۸۰ درجه سانتی گراد کار می‌کنند در حالی که انکودرهای مغناطیسی دمای بین -۴۰تا ۱۲۵ درجه سانتی گراد را به راحتی تحمل می‌کنند. علاوه بر مواردی که ذکر شد، ساختمان انکودرهای مغناطیسی به دلیل انعطاف پذیری که دارند باعث می‌شوند تا آماده‌سازی و ساخت ماشین‌آلات با هزینه بسیار کمتری انجام گیرد که از دلایل برتری انکودرهای مغناطیسی در مقایسه با سایر انکودرها می‌باشد.
کاربرد انکودر مغناطیسی
انکودر مغناطیسی برای بدست آوردن بازخورد دیجیتال قابل اعتماد در سخت ترین محیط‌ها طراحی شده‌اند. برخلاف انکودرهای نوری که در آن دیسک آن به سرعت آلوده می‌شود، انکودرهای مغناطیسی به عنوان روش تشخیص از میدانهای مغناطیسی استفاده می‌کنند و باعث می‌شوند که در محیط‌های آلوده قابل اعتمادتر باشند. همچنین انکودرهای مغناطیسی در پروژه‌هایی که نیاز به درجه حرارت بالا، لرزش بالا، آب بندی قوی و محافظت در برابر آلاینده‌ها دارد روش قابل اعتمادی است.
انکودر مغناطیسی یک ابزار جدید و کارآمد است که در طراحی مکانیزم های رباتیک بسیار مورد استفاده قرار گرفته است.
