Encoders משמשים במערכות בקרה והנעה לקבלת מידע על תנועה ומיקום, אבל המונחים Absolute Encoder, Incremental Encoder, Optical Encoder ו-Magnetic Encoder אינם מתארים ארבע חלופות מקבילות.
Absolute ו-Incremental מתארים בעיקר את האופן שבו מידע המיקום מיוצג ומתקבל במערכת. לעומתם, Optical ו-Magnetic מתארים את טכנולוגיית החישה. לכן אותו Encoder יכול להיות, לדוגמה, גם Absolute וגם Magnetic.
ההבחנה הזו חשובה כאשר משווים בין סוגי Encoders ובוחרים פתרון שמתאים ליישום.
מהו אנקודר (Encoder) ואיך הוא עובד?
Encoder הוא חיישן שממיר מידע על תנועה או מיקום לאות שמערכת הבקרה יכולה לעבד. בהתאם לסוג המערכת והמקודד, המידע יכול לשמש לצורך קביעת Position, Speed, Direction או מעקב אחר Motion.
במערכת Motion Control, המידע שמתקבל מה-Encoder יכול לשמש כמשוב לבקר או למערכת ההנעה וכך לאפשר למערכת לדעת מה התרחש בפועל בציר.
להסבר על עקרון הפעולה ניתן לקרוא במאמר מה זה אנקודר (Encoder) ואיך הוא עובד?
אילו סוגי Encoders קיימים?
כאשר מדברים על סוגי Encoders חשוב קודם להבין לפי איזה מאפיין מבצעים את החלוקה.
לפי אופן דיווח או ייצוג המיקום נהוג להבחין בין:
- Absolute Encoder
- Incremental Encoder
לפי טכנולוגיית החישה ניתן להבחין, בין היתר, בין:
- Optical Encoder
- Magnetic Encoder
שתי החלוקות אינן סותרות זו את זו. Absolute Encoder יכול להשתמש בטכנולוגיית חישה אופטית או מגנטית, וגם Incremental Encoder יכול להיות מבוסס על אחת מהטכנולוגיות האלה.
לכן השאלה "איזה סוג Encoder לבחור?" צריכה להתחיל בהגדרת המידע שמערכת הבקרה צריכה לקבל ורק לאחר מכן בבחינת טכנולוגיית החישה והמאפיינים של הדגם.
Absolute Encoder מול Incremental Encoder
ההבדל המרכזי הוא באופן שבו מתקבל מידע על המיקום.
Absolute Encoder מספק מידע שמייצג מיקום מוגדר בטווח המדידה שלו. Incremental Encoder, לעומת זאת, מייצר אותות המייצגים שינוי כתוצאה מתנועה, ומערכת הבקרה משתמשת בהם כדי לעקוב אחר המיקום, המהירות או הכיוון ביחס לנקודת ייחוס.
הבחירה ביניהם תלויה במה שהמערכת צריכה לדעת ובאופן שבו היא מתוכננת להתמודד עם אתחול, אובדן מתח, Reference או Homing.
Absolute Encoder
Absolute Encoder מפיק ערך או קוד ייחודי לכל מיקום בטווח המדידה שלו, כך שמערכת הבקרה יכולה לקבל מידע על המיקום עצמו ולא רק לספור את השינוי שהתרחש מאז נקודת ההתחלה.
היתרון הזה רלוונטי במיוחד ביישומים שבהם נדרש מידע מיקום לאחר אתחול המערכת, ללא ביצוע תהליך ייחוס מחדש. עם זאת, חשוב להבחין בין אנקודר אבסולוטי חד־סיבובי (Single-turn), המזהה מיקום בתוך סיבוב אחד, לבין אנקודר רב־סיבובי (Multi-turn), המאפשר גם מעקב אחר מספר הסיבובים, בהתאם לטכנולוגיה ולמפרט הדגם.
בעת בחירת Absolute Encoder עדיין צריך לבדוק פרמטרים כמו רזולוציה, ממשק תקשורת, התאמה לבקר, מבנה מכני ותנאי עבודה.
למידע נוסף ניתן לקרוא על אינקודר אבסולוטי
Incremental Encoder
Incremental Encoder מייצר Pulses בעקבות תנועה. מערכת הבקרה יכולה לספור את האותות ולהשתמש בהם לצורך מעקב אחר שינוי במיקום, מהירות ולעיתים גם כיוון התנועה, בהתאם לסוג היציאה והמערכת.
באנקודרים אינקרמנטליים נפוצים קיימים שני ערוצי יציאה, A ו־B, המאפשרים למערכת הבקרה לזהות גם את כיוון הסיבוב באמצעות ההפרש בין האותות. בחלק מהדגמים קיים גם ערוץ Z, המספק אות ייחוס פעם אחת בכל סיבוב. בעת בחירת האנקודר חשוב לבדוק את מספר הפולסים לסיבוב (PPR), מתח ההזנה וסוג היציאה החשמלית, בהתאם לדרישות הבקר.
כאשר נדרש לדעת Absolute Position לאחר אתחול, המערכת עשויה להזדקק לנקודת Reference, תהליך Homing או פתרון אחר שמאפשר לקבוע מחדש את המיקום.
Incremental Encoder יכול להתאים ליישומים שבהם המידע החשוב הוא השינוי בתנועה או שבהם תהליך הייחוס משתלב באופן טבעי במחזור העבודה של המכונה.
להרחבה על המבנה והאפשרויות ניתן לעבור לעמוד Incremental Encoder.
Optical Encoder מול Magnetic Encoder
Optical ו-Magnetic אינם מתארים את אופן דיווח המיקום, אלא את טכנולוגיית החישה שבה משתמש ה-Encoder.
הבחירה ביניהם אינה צריכה להתבסס על כלל גורף שלפיו טכנולוגיה אחת "טובה יותר". רזולוציה, דיוק, מהירות, מבנה מכני, תנאי סביבה ודרישות היישום משתנים בין דגמים ומערכות.
Optical Encoder
Optical Encoder משתמש בעיקרון חישה אופטי. בהתאם למבנה המקודד, מקור אור ואלמנט חישה מזהים דפוס או שינוי אופטי שנוצר כתוצאה מתנועת הציר או אלמנט המדידה.
בדגמים המתאימים ניתן להגיע לרמות גבוהות של Resolution ו-Accuracy, ולכן טכנולוגיה אופטית משמשת במגוון יישומי בקרה ומדידה.
עם זאת, עצם העובדה ש-Encoder הוא אופטי אינה מספיקה כדי לקבוע את ביצועיו. יש לבדוק את מפרט הדגם ואת ההתאמה לתנאי העבודה, למהירות, לרזולוציה הנדרשת ולמבנה המערכת.
למידע נוסף ניתן לקרוא על אנקודר אופטי
Magnetic Encoder
Magnetic Encoder משתמש באלמנט מגנטי ובחיישן שמזהה שינויים בשדה המגנטי לצורך מדידת מיקום או תנועה.
טכנולוגיה מגנטית יכולה להתאים למגוון רחב של יישומים, ובמקרים רבים Robustness ותנאי העבודה הם חלק מהשיקולים שמובילים לבחירה בה. עם זאת, אין להסיק מכך שכל Magnetic Encoder מתאים אוטומטית לכל סביבה קשה או שכל דגם מגנטי עמיד יותר מדגם אופטי.
גם כאן יש לבחון את המפרט בפועל: Resolution, Accuracy, מהירות עבודה, רגישות לתנאי הסביבה, מבנה מכני, מגבלות התקנה ומאפייני השדה המגנטי ביישום.
טבלת השוואה בין סוגי Encoders
| Encoder Type | מה הוא מתאר | יתרון מרכזי | שיקול מרכזי |
| Absolute Encoder | אופן ייצוג המיקום | מידע המייצג מיקום מוגדר | ממשק, רזולוציה ודרישות היישום |
| Incremental Encoder | שינוי בתנועה | מתאים למדידת תנועה, מהירות ושינוי במיקום | Reference או Homing בהתאם למערכת |
| Optical Encoder | טכנולוגיית חישה | יכולות דיוק ורזולוציה גבוהות בדגמים מתאימים | תנאי סביבה ומפרט הדגם |
| Magnetic Encoder | טכנולוגיית חישה | אפשרויות מגוונות ליישומים שבהם Robustness הוא שיקול | דיוק, סביבה והשפעות מגנטיות ביישום |
האם Absolute Encoder יכול להיות גם Optical או Magnetic?
כן. Absolute ו-Incremental מתארים את אופן ייצוג או הפקת מידע המיקום, בעוד Optical ו-Magnetic מתארים את טכנולוגיית החישה.
לכן ניתן למצוא שילובים שונים, למשל:
- Absolute Optical Encoder
- Absolute Magnetic Encoder
- Incremental Optical Encoder
- Incremental Magnetic Encoder
לדוגמה, מערכת יכולה להזדקק למידע Absolute על מיקום הציר ובמקביל להשתמש בחישה מגנטית. במקרה כזה אין צורך לבחור בין "Absolute" ל-"Magnetic", משום שכל מונח מתייחס למאפיין אחר של אותו Encoder.
ההבחנה בין שתי שכבות הסיווג מונעת בחירה לפי שם הטכנולוגיה בלבד ומאפשרת להשוות בין מוצרים לפי הדרישה האמיתית של היישום.
איך בוחרים Encoder ליישום?
בחירת Encoder צריכה להתחיל בדרישות מערכת הבקרה ולא בשם של סוג מסוים.
ראשית יש לקבוע האם המערכת צריכה לדעת מיקום מוגדר באופן ישיר או שמספיק לה לעקוב אחר שינוי בתנועה ביחס לנקודת ייחוס. מכאן ניתן לבחון האם Absolute או Incremental מתאים יותר לארכיטקטורה.
לאחר מכן חשוב לבדוק בין היתר:
- Resolution הדרושה למערכת
- Accuracy הנדרשת ביישום
- מהירות העבודה
- סוג הציר, למשל Shaft או Hollow Shaft, בהתאם למוצר
- סוג ה-Output או ממשק התקשורת
- התאמה לבקר או ל-Drive
- טמפרטורת העבודה
- רעידות ותנאים מכניים
- אבק ולחות בהתאם לדרגת ההגנה של הדגם
- מגבלות מקום והתקנה
- דרישות התחזוקה והשירות של המכונה
לא כל יישום שמצריך רזולוציה גבוהה דורש בהכרח Absolute Encoder, ולא כל מערכת שבה יש תנאי סביבה מאתגרים מחייבת Magnetic Encoder. הבחירה היא שילוב של דרישות בקרה, ביצועים, מכניקה וסביבה.
Encoders במערכות Motion Control
במערכות Motion Control, ה-Encoder הוא אחד האמצעים שבאמצעותם מערכת הבקרה יכולה לקבל Position Feedback על תנועת הציר בפועל.
המשוב יכול להיות רלוונטי למערכות Servo, מכונות אוטומטיות, Robotics ומערכות תעשייתיות שבהן נדרשת שליטה על מיקום, מהירות או תנועה מתואמת.
אבל גם בתוך מערכת Motion Control אין Encoder אחד שמתאים לכל ציר. דרישות המשוב של ציר מיקום מדויק עשויות להיות שונות מאלה של ציר שבו המטרה העיקרית היא ניטור מהירות. לכן בחירת המקודד צריכה להתבצע כחלק מתכנון מערכת ההנעה והבקרה ולא כרכיב מבודד.
Encoders בשרף טכנולוגיות
שרף טכנולוגיות בע"מ משווקת בישראל אנקודרים של חברת ELTRA האיטלקית, המתמחה בפתרונות מדידה ומשוב לתעשייה. מגוון המוצרים כולל אנקודרים אינקרמנטליים ואבסולוטיים, המבוססים על טכנולוגיות חישה שונות, לצד פתרונות למדידת תנועה סיבובית וליניארית.
בחירת האנקודר המתאים תלויה בדרישות היישום, לרבות רזולוציה, מתח הזנה, סוג אות או ממשק תקשורת, מבנה הציר, מידות התקנה ותנאי הסביבה. בעת החלפת אנקודר קיים חשוב לבדוק גם את ההתאמה המכאנית והחשמלית למערכת.
מחפשים אנקודר חדש או תחליף לדגם קיים? צוות שרף טכנולוגיות ישמח לסייע בבחירת אנקודר ELTRA המתאים לדרישות המערכת ולציוד הקיים.
