انکودر مطلق (Absolute Encoder)، در فیزیک (Physics)
انواع حسگرها (Sensor) را در آموزش زیر شرح دادیم :
انکودر مطلق (Absolute Encoder) :
انکودر مطلق نوعی سنسور موقعیت است که برای هر موقعیت زاویه ای (یا خطی) یک کد منحصربه فرد (دیجیتال) تولید می کند. برخلاف انکودر افزایشی که فقط پالس تولید می کند و نیاز به شمارش دارد، انکودر مطلق موقعیت واقعی محور را در هر لحظه و حتی بلافاصله پس از روشن شدن دستگاه نشان می دهد. این ویژگی حیاتی در کاربردهایی است که نباید پس از قطع برق مرجع یابی انجام شود، مانند ربات های جراح، آنتن های رادار، و ماشین ابزارهای دقیق.
در انکودر چرخشی مطلق، یک دیسک شیشه ای یا فلزی با الگوی پیچیده ای از نواحی شفاف و مات (کدهای دودویی) روی محور نصب شده است. برای خواندن هم زمان چندین بیت (مثلا ۱۰ بیت به معنی ۱۰ مسیر مجزا روی دیسک)، چندین جفت LED و فتودیود در کنار هم قرار می گیرند. با چرخش دیسک، هر فتودیود بسته به شفاف یا مات بودن ناحیه مقابل خود، خروجی ۰ یا ۱ دارد و در نتیجه یک کد باینری منحصربه فرد برای هر زاویه تولید می شود.
رایج ترین کد مورد استفاده در انکودرهای مطلق، کد گری (Gray code) است. در کد گری، انتقال بین اعداد متوالی فقط با تغییر یک بیت همراه است، که باعث کاهش خطاهای خواندن در مرز بین نواحی می شود. اگر از کد باینری معمولی استفاده شود، در مرز بین دو عدد (مثلا ۰۱۱۱ به ۱۰۰۰) ممکن است به دلیل عدم تطابق دقیق سنسورها، کدهای اشتباه موقتی خوانده شوند. کد گری این مشکل را برطرف می کند.
\[ \text{وضوح} = 2^n \text{ موقعیت در هر دور} \quad , \quad \text{زاویه هر موقعیت} = \frac{360^\circ}{2^n} \]انکودرهای مطلق به دو دسته تک دور (Single-turn) و چنددور (Multi-turn) تقسیم می شوند. نوع تک دور فقط موقعیت را در یک دور (۳۶۰ درجه) اندازه گیری می کند. اگر محور بیش از یک دور بچرخد، کد تکرار می شود. نوع چنددور با استفاده از مکانیزم چرخ دنده ای (یا شمارنده الکترونیکی) تعداد دورهای کامل را نیز شمارش می کند. این نوع برای کاربردهایی که محدوده چرخش بیش از ۳۶۰ درجه است (مانند فرمان خودرو یا بازوهای رباتیک) ضروری است.
فناوری های ساخت انکودر مطلق: نوری (Optical) رایج ترین و با دقت بالا، مغناطیسی (Magnetic) مقاوم در برابر لرزش و آلودگی، و القایی (Inductive) بسیار مقاوم در محیط های خشن. انکودرهای مغناطیسی مطلق معمولا از سنسورهای اثر هال و یک چرخ دنده مغناطیسی با الگوی قطب بندی خاص استفاده می کنند.
پروتکل های ارتباطی انکودرهای مطلق مدرن شامل SSI (Synchronous Serial Interface) ، BiSS (Bidirectional Synchronous Serial) ، EnDat ، و CANopen هستند. این پروتکل ها امکان انتقال داده های موقعیت با سرعت بالا و همچنین خواندن اطلاعات اضافی مانند دما را فراهم می کنند. با افزایش وضوح (تا ۳۰ بیت و بیشتر)، انتقال داده به صورت موازی غیرعملی می شود و از رابط های سریال استفاده می گردد.
کاربردها: سروو موتورهای پیشرفته، رباتیک (مفاصل)، تلسکوپ ها، ماشین های CNC، تجهیزات پزشکی (سی تی اسکن)، صنایع نظامی و هوافضا، و توربین های بادی. هزینه بالاتر و پیچیدگی بیشتر نسبت به نوع افزایشی، نقاط ضعف اصلی هستند.
