เอ็นโค้ดเดอร์หลักการทํางาน ?

power lock

เข้าใจตัวเข้ารหัส (Encoder) ให้ลึกซึ้งเพื่อการใช้งานที่มีประสิทธิภาพ

การใช้งานตัวเข้ารหัส (Encoder) อย่างมีประสิทธิภาพ นั้น เริ่มต้นด้วย ความเข้าใจในตัวอุปกรณ์ อย่างถ่องแท้ มากกว่าแค่การใช้งานทั่วไป บทความนี้จะพาคุณไปเรียนรู้หลักการทำงาน ประเภท และตัวอย่างการใช้งาน ของตัวเข้ารหัสอย่างละเอียด เพื่อเป็นแนวทางสู่การใช้งานที่ดึงประสิทธิภาพสูงสุด

ตัวเข้ารหัสคืออะไร? เปรียบเสมือนล่ามแปลภาษา

ตัวเข้ารหัส หรือ อีโคเดอร์ (Encoder) เปรียบเสมือนล่ามที่ทำหน้าที่ แปลงข้อมูลทางกายภาพ เช่น การหมุน การเคลื่อนที่ หรือแรงกด ให้กลายเป็นสัญญาณดิจิทัล ที่ระบบคอมพิวเตอร์หรือระบบควบคุมอัตโนมัติสามารถเข้าใจและประมวลผลได้ เปรียบเสมือนการแปลภาษาจากภาษาคนให้เป็นภาษาคอมพิวเตอร์

ตัวเข้ารหัสมีกี่ประเภท? รู้จักให้ครบ จบในบทเดียว

ตัวเข้ารหัสมีหลากหลายประเภท แต่ละประเภทมีจุดเด่น และเหมาะกับการใช้งาน ที่แตกต่างกัน ดังนี้

  • 1.ตัวเข้ารหัสแบบหมุน (Rotary Encoder)วัดมุมหรือการหมุนนิยมใช้ในมอเตอร์ เซอร์โว หุ่นยนต์ และเครื่องจักรกลทั่วไป
  • 2.ตัวเข้ารหัสแบบเชิงเส้น (Linear Encoder)วัดระยะทางหรือการเคลื่อนที่แบบเส้นตรงนิยมใช้ในเครื่องจักรกล CNC เครื่องพิมพ์ 3 มิติ และงานวัดระยะทางต่างๆ
  • 3.ตัวเข้ารหัสแบบสัมผัส (Contact Encoder)วัดตำแหน่งโดยใช้การสัมผัสทางกายภาพนิยมใช้ในลิฟต์ ประตู และเครื่องจักรกลที่ต้องการความแม่นยำสูง
  • 4.ตัวเข้ารหัสแบบออปติคอล (Optical Encoder)วัดตำแหน่งโดยใช้แสงนิยมใช้ในเครื่องมือวัดที่มีความแม่นยำสูง เช่น เครื่องวัดมุมความละเอียดสูง

หลักการทำงานของ Encoder

Encoder หรือ เอ็นโค้ดเดอร์ ทำหน้าที่แปลงการหมุนของเพลาหรือแกนหมุน ให้กลายเป็นสัญญาณไฟฟ้า โดยสัญญาณไฟฟ้าที่ได้ออกมานั้น สามารถบ่งบอกถึง ระยะทาง ตำแหน่ง ความเร็ว มุม หรือ ทิศทาง ของการหมุนได้หลักการทำงาน ของ Encoder นั้น อาศัย แผ่นดิสก์ ที่มีร่องหรือลายเส้นอยู่บนผิวหน้า เมื่อมีการหมุนเพลา แผ่นดิสก์นี้จะหมุนไปด้วย เซ็นเซอร์ จะทำการตรวจจับร่องหรือลายเส้นเหล่านี้

ประเภทของ Encoder แบ่งออกได้เป็น 2 ประเภทหลักๆ ดังนี้

  • Incremental Encoder : เป็นแบบที่ใช้ สัญญาณพัลส์ บ่งบอกถึงการหมุน โดยจำนวนพัลส์จะสัมพันธ์กับระยะทางหรือมุมการหมุน เอ็นโค้ดเดอร์แบบนี้ไม่สามารถบอกตำแหน่งปัจจุบันได้ ต้องอาศัยการอ้างอิงจากจุดเริ่มต้นเสมอ
  • Absolute Encoder : เป็นแบบที่ใช้ รหัส บ่งบอกตำแหน่งปัจจุบันของเพลา โดยไม่ต้องอาศัยการอ้างอิง เอ็นโค้ดเดอร์แบบนี้จะมีราคาแพงกว่าแบบแรก

จะเลือก Encoder ทั้งที่ ต้องดูกันที่อะไร?

การจะเลือกเอ็นโค้ดเดอร์ให้ดีนั้น ท่านสามารถพิจารณาได้จากปัจจัยต่างๆดังนี้

  • ความยาวสายสัญญาณของเอ็นโค้ดเดอร์
  • ความเร็วสูงสุดของเอ็นโค้ดเดอร์
  • Resolution or Pulse rate

ประเภทการใช้งานระหว่าง Optical กับ Magnetic Encoder

ความยาวสายสัญญาณของเอ็นโค้ดเดอร์เมือเรามีการใช้งานตัวเอ็นโค้ดเดอร์ในงานตรวจจับความเร็วที่มีสัญญาณความถี่สูง จะทำให้ระยะความยาวของสายสัญญาณนั้นสั้นลง อันเนื่องมาจากความต้านทานในสายสัญญาณมีค่าสูงมากที่ค่าความถี่สูง ทำให้เกิดการลดทอนสัญญาณที่มากขึ้นตามมาด้วย

ความเร็วสูงสุดของเอ็นโค้ดเดอร์ การเลือกใช้งานตัว เอ็นโค้ดเดอร์ เราจำเป็นต้องรู้ค่าคววามเร็วสูงสุดของแกนเอ็นโค้ดเดอร์ด้วย ซึ่งในความเป็นจริงนั้นยังต้องขึ้นอยู่กับความยาวของสายเอ็นโค้ดเดอร์ด้วยเช่นกันโดยที่ความยาวของสายที่ไกลมากขึ้นจะทำให้มีค่าตัวเก็บประจุเกิดขึ้น

Encoder

ซึ่งทำให้มีผลกระทบต่อสัญญาณเหมือนวงจรกรองความถี่ซึ่งเป็นผลให้เกิดการลดทอนสัญญาณโดยเราสามารถหาค่าความเร็วสูงสุดได้จากสมการดังต่อไปนี้

  • RPM คือ ค่าความเร็วรอบสูงสุดมีหน่อยเป็นรอบต่อนาที
  • PPR คือ จำนวนพัลส์ต่อรอบที่ตัวเอ็นโค้ดเดอร์สามารถจ่ายได้
  • Max.Frequency (kHz) คือ ค่าความถี่สูงสุดที่ตัวคอนโทรลเลอร์สามารถอ่านค่าได้

Resolution or Pulse rate เป็นตัวแปรสองตัวที่มีความสัมพันธ์กัน โดย Pulse rate หมายถึง จำนวนพัลส์ต่อรอบ เมือมีการหมุนแกนเอ็นโค้ดเดอร์ 1 รอบ ส่วน Resolution คือ ค่าความละเอียดสูงสุดที่สามารถทำได้ ซึ่งขึ้นอยู่กับจำนวน Pulse rate เช่น ถ้าแกนเอ็นโค้ดเดอร์ต่อกับจานหมุนอยู่แล้วจานหมุนมีเส้นผ่่านศูนย์กลาง = 229.18 mm. และ เอ็นโค้ดเตอร์มีค่า Pulse rate = 3600 PPR จะสามารถหาค่าความละเอียด หรือ Resolution ได้จากสามการต่อไปนี้

Encoder

ดังนั้นเมื่อเรานำเอาเอ็นโค้ดเดอร์ตัวที่มี Pulse rate 3600 PPR ไปใช้งาน จะสามารถทำค่าความละเอียดได้สูงสุดอยู่ที่ 0.2mm. ต่อสัญญาณพัลส์ 1 พัลส์ แต่ถ้าต้องการเพิ่มความละเอียดเราสามาารถเพิ่มได้โดยเพิ่มค่า Pulse Rate ของ Encoder ให้มีค่าสูงขึ้น เช่น 5000PPR,  10,000PPR

ประเภทของการใช้งานระหว่าง Optical กับ Magnetic Encoder

ถ้าจะเปรียบเทียบเรื่องการใช้งานระหว่าง Encoder Optical กับ Magnetics Encoder นั้น สิ่งหนึ่งที่เห็นได้ชัดที่สุดนั่นก็คื่อเรื่องของความละเอียดของงาน หรือ Resolution ที่ค่อนข้างสูงนั้น จำเป็นต้องเลือก Encoder แบบ Optical ซึ่งสามารถทำความละเอียดได้สูงกว่าแบบ Magnetic Encoder ถึงแม้ว่าสภาพแวดล้อมในการติดตัังนั้นจะมีฝุ่น และแรงสั้นสะเทือนมาก แต่ถ้าต้องการความละเอียดสูง และความเร็วในการตอบสนองต่อการเคลื่อนที่ที่สูง ก็สามารถใช้ Optical Encoder แต่ควรเลือกแบบที่ทนทานต่อสภาพแวดล้อม สำหรับ Encoder แบบ Magnetic แน่นนอนว่าถูกออกแบบมาเพื่องานที่ต้องทนสภาวะแวดล้อมที่เลวร้าย ทั้งอุณหภูมิ ความชื้น การกระแทก ฝุ่นละออง ซึ่งจะคุ้มค่ากว่าถ้าต้องใช้ Optical Encoder ความละเอียดไม่สูงมากนัก แต่จะต้องเปลี่ยนบ่อยครั้ง เนื่องจากเกิดการชำรุดจากสถาพแวดล้อมในการใช้งาน

จากเนื้อหาที่ผ่านมาคงทำให้ท่านผู้อ่านได้เห็นถึงปัจจัยสำคัญในการเลือกเอ็นโค้ดเดอร์ คืออะไรบ้าง? ไม่ว่าจะเป็นเรื่อง ความยาวของสัญญาณ ความเร็วสูงสุดของเอ็นโค้ดเดอร์ การเลือกประเภทของการใช้งานระหว่าง Optical หรือ Magnetics Encoder และ อีกมากมาย ที่ควรนำไปใช้พิจารณาก่อนการเลือกกลุ่มสินค้าเอ็นโค้ดเดอร์ เพื่อให้เหมาะสมกับลักษณะงานที่ต้องการ

หากคุณมีคำถามเพิ่มเติมเกี่ยวกับ Encoder หรือต้องการคำแนะนำในการเลือกใช้ Power Lock ที่เหมาะสมกับงานของคุณ สามารถสอบถามหรือต้องการคำแนะนำในการเลือกใช้งาน สามารถสอบถามได้เลยค่ะ สามารถเลือกซื้อ Encoder ได้จากเรา Northpower สอบถามราคาที่ถูกใจกับแอดมิน หรือ เปรียบเทียบราคา Power Lock รุ่นต่างๆ

Encoder