Top 50 Popular Supplier
1 การเพิ่มเว็บลงใน e-directory 54,514
2 E&L INTERNATIONAL CO., LTD. 50,527
3 T.N. METAL WORKS Co., Ltd. 48,967
4 เคอีบี (KEB ) ประเทศไทย 39,727
5 ฟิลิปส์อิเล็กทรอนิกส์ (ประเทศไทย) จำกัด 34,416
6 บ.ไทนามิคส์ จำกัด 30,409
7 สถาบันไทยเยอรมัน 30,052
8 ลาดกระบัง ทูลส์ แอนด์ ดาย จำกัด 26,978
9 Industrial Provision co., ltd 26,773
10 Infinity Engineering System Co.,Ltd 24,505
11 สยาม เอลมาเทค (siam elmatech) 23,453
12 ไทยเทคนิค อีเล็คตริค จำกัด 22,825
13 ฟอร์จูน เมคคานิค แอนด์ ซัพพลาย 21,847
14 เอเชียเทค พาวเวอร์คอนโทรล จำกัด 21,502
15 บริษัท เวิลด์ ไฮดรอลิคส์ จำกัด 20,782
16 โปรไดร์ฟ ซิสเต็ม จำกัด 18,988
17 ซี.เค.แอล.โพลีเทค เอ็นจิเนียริ่ง 17,961
18 ธรรมคุณ ออโตเมชั่น 16,904
19 AVERA CO., LTD. 14,833
20 P.D.S. Automation co.,ltd 14,652
21 เลิศบุศย์ 14,473
22 ห้างหุ้นส่วนสามัญ เอ-รีไซเคิล กรุ๊ป 13,323
23 แมชชีนเทค 12,993
24 เทคนิคอล พรีซิชั่น แมชชีนนิ่ง 12,943
25 Electronics Source Co.,Ltd. 12,008
26 ทรอนิคส์เซิร์ฟ จำกัด 11,999
27 มากิโน (ประเทศไทย) 11,986
28 Pro-face South-East Asia Pacific Co., Ltd. 11,953
29 อีดีเอ อินเตอร์เนชั่นเนล จำกัด 11,876
30 โครงการพัฒนาอุตสาหกรรมแม่พิมพ์ 11,243
31 ดีไซน์ โธร แมนูแฟคเจอริ่ง 11,032
32 IWASHITA INSTRUMENTS (THAILAND) LTD. 10,998
33 ศรีทองเนมเพลท จำกัด 10,755
34 Intelligent Mechantronics System (Thailand) 10,676
35 เอส.เอส.บี สยาม จำกัด 10,525
36 CHEMTEC AUTOMATION CO.,LTD. 10,352
37 I-Mechanics Co.,Ltd. 10,264
38 SAMWHA THAILAND 10,241
39 เอ็นเทค แอสโซซิเอท จำกัด 10,163
40 มิตราคม (Mitracom) 10,111
41 วอยก้า จำกัด 10,096
42 Advanced Technology Equipment 10,095
43 ดาต้า เอ็นทรี่ กรุ๊ป จำกัด 10,088
44 SUNAI GROUP CO.,LTD. 10,017
45 Pan Drives Co.,Ltd 10,011
46 K.P. Trading Group Company Limited 10,011
47 Systems integrator 9,923
48 Autodesk Asia Pte Co., Ltd. 9,901
49 เลิศบุศย์ 9,425
50 CHENGGANG Electrical Engineering 9,168
05/05/2553 20:59 น. , อ่าน 40,262 ครั้ง
Bookmark and Share
อุปกรณ์ป้อนกลับ  (Feedback Device)
โดย : Admin

 

 โดย :   สุชิน  เสือช้อย 
webmaster(at)9engineer.com

        

  

 อุปกรณ์ป้อนกลับ (Feedback Device) หรือที่นิยมเรียกขานกันในแวดวงอุตสาหกรรมว่า"เอนโค๊ดเดอร์ (encoder)"  ถือได้ว่าเป็นองค์ประกอบที่สำคัญอีกส่วนหนึ่งในระบบขับเคลื่อนเซอร์โวมอเตอร์ และระบบขับเคลื่อนไฟฟ้าแบบเอซีชนิดที่ควบคุมแบบโคลสลูป  (ระบบเซอร์โวไม่สามารถควบคุมได้ หากระบบปราศจากเอนโค๊ดเดอร์)

 

 เอนโค๊ดเดอร์ทำหน้าที่อะไร และมีกี่ชนิด อะไรบ้าง ?

            เอนโค๊ดเดอร์จะทำหน้าที่เสมือนกับผู้ตรวจการ โดยจะทำหน้าที่ตรวจวัดความเร็ว(speed) , ทิศทางการหมุนของมอเตอร์(Direction of Rotation ) และตำแหน่งเพลาของโรเตอร์ ( shaft position) แล้วรายงานผลกลับไปยังคอนโทรลเลอร์ เพื่อควบคุมให้ทรานซิสเตอร์กำลังในวงจรกำลังของชุดขับเคลื่อนเซอร์โวเกิดการตัด-ต่อกระแสไฟฟ้าให้สัมพันธ์กับตำแหน่งของโรเตอร์

           จากบทบาทของเอนโค๊ดเดอร์ซึ่งทำหน้าที่ตรวจวัดความเร็ว(speed) และตำแหน่ง(position) ของมอเตอร์  จึงทำให้อุปกรณ์ชนิดนี้ถูกเรียกชื่อตามบทบาทและหน้าที่ว่า speed sensor หรือไม่ก็เรียกว่า shaft Position Sensor ( ซึ่งมักนิยมเรียกในระบบเซอร์โว)  โดยประกอบด้วยชนิดต่างๆ ดังนี้

 

 

 
  รุปแสดงการแยกประเภทของเอนโค๊ดเดอร์ (ภาษาเยอรมัน)

 


               จากรูป   เอนโค๊ดเดอร์ (Geber=Encoder) สามารถแยกประเภทตามหลักการได้ 2 กลุ่ม คือชนิดที่ทำงานโดยอาศัยหลักการเหนี่ยวนำหรือเรียกว่าอะนาลอก เอนโค๊ดเดอร์ (Analog Geber=Analog Encoder) และชนิดที่ทำงานโดยอาศัยหลักการดิจิตอล(digital Geber=digital Encoder)

        
              ชนิดที่ทำงานโดยอาศัยหลักการเหนี่ยวนำหรือเรียกว่าอะนาลอกจะประกอบด้วยเทคโคเจนเนอเรเตอร์(TachoMaschinen = TachoGenerator) และ รีโซลเวอร์ (Resolver)      ส่วนชนิดที่ทำงานโดยอาศัยหลักการออพติคอล หรือแบบดิจิตอลจะแยกเป็นแบบ incremental encoder  และ absolute encoder ซึ่งแต่ละชนิดมีหลักการทำงานดังนี้

       

 

    เทคโคเจนเนอเรเตอร์ (TachoGenerator)

 

      นิยามของเทคโคเจน ก็คือเจนเนอเรเตอร์ขนาดเล็ก ที่ทำหน้าที่แปลงความเร็วรอบมาเป็นแรงดันไฟฟ้าสำหรับควบคุม 0-10 V. เพื่อป้อนกลับไปยังชุดไดร์ฟ (โดยทั่วไปจะใช้ในระบบดีซีไดร์ฟ)
 

 

    รีโซลเวอร์ (Resolver)

           รีโซลเวอร์เป็นเซนเซอร์ชนิดที่มีการใช้งานมากในระบบเซอร์โว เนื่องจากมีความแข็งแรงทนทาน ทนต่อสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรมได้ดี เช่นแรงสั่นสะเทือน ,แรงกระแทก และอุณหภูมิรอบข้าง เป็นต้น

           รีโซลเวอร์มีลักษณะคล้ายกับหม้อแปลงตัวเล็ก ๆ (small Transformer) หรือในหนังสือบางเล่มใช้คำอธิบายในเชิงเปรียบเทียบว่า "Rotary Transformer" ซึ่งต้องการสื่อถึงหม้อแปลงไฟฟ้าแบบหมุนนั่นเอง  

 

 

 


ตัวอย่างResolver หรือ Brushless Resolver



          โครงสร้างของรีโซลเวอร์จะมีลักษณะคล้ายกับมีหม้อแปลงไฟฟ้าอยู่ 2 ชุด  โดยชุดแรก(ขวามือ )จะเป็นชุดที่รับสัญญาณอ้างอิงหรือสัญญาณกระตุ้นซึ่งมีความถี่สูงในย่าน 2-10 KHz  จากคอนโทรลเลอร์เพื่อสร้างแรงเคลื่อนเหนี่ยวนำเพื่อให้เกิดกระแสไหลไปสร้างสนามแม่เหล็กให้กับขดลวดชุดที่สอง  ส่วนชุดที่สอง(ซ้ายมือ )จะประกอบด้วย ขดลวดปฐมภูมิที่ติดกับโรเตอร์  1 ชุด และมีขดลวดทุติยภูมิ 2 ชุด (one primary and two secondary windings) วางในตำแหน่งที่ทำมุมห่างกัน 90 องศา ซึ่งเรียกว่าขดลวด sine และ cosine 
 


ความสัมพันธ์ระหว่างตำแหน่งเพลากับแรงดันค่ายอดที่เกิดขึ้นบนขดลวดแต่ละชุด

การทำงาน

       เมื่อเริ่มต้นเปิดสวิตซ์จ่ายไฟเข้าชุดคอนโทรลเลอร์หรือชุดเซอร์โวไดร์ฟ คอนโทรลเลอร์จะจ่ายสัญญาณอ้างอิงความถี่สูงเข้าไปที่ขดลวดสเตเตอร์ชุดที่หนึ่ง

      จากนั้นก็เกิดการเหนี่ยวนำ และเกิดแรงเคลื่อนเหนี่ยวนำขึ้นที่ขดลวดที่พันอยู่ที่โรเตอร์
        แรงเคลื่อนเหนี่ยวนำนี้จะทำหน้าที่เป็นแหล่งจ่าย จ่ายกระแสให้กับขดลวดปฐมภูมิชุดที่สองทำให้เกิดสนามแม่เหล็กและเหนี่ยวนำข้ามไปยังขดลวดทุติยภูมิ sine และ cosine 

      สัญญาณที่ได้จากการเหนี่ยวของขดลวดทุติยภูมิ sine และ cosine  จะมีมุมต่างเฟสกัน 90 องศา ตามลักษณะของขดลวดที่วางทำมุมต่างกัน ส่วนขนาดของสัญญาณในแต่จะช่วงเวลาก็จะมีขนาดไม่เท่ากัน โดยขึ้นอยู่กับมุมของสนามแม่เหล็กจากโรเตอร์ที่ไปตัดกับขดลวดsine และ cosine ดังรูป

อินพุท
เอาท์พุท
       

จากนั้นสัญญาณทั้งสอง (sine signal และ cos signal) ที่ได้ก็จะถูกป้อนกลับไปยังชุดคอนโทรลเลอร์ และถูกแปลงเป็นสัญญาณดิจิตอลโดยอุปกรณที่เรียกว่า  resolver-to-digital converter  (RDC ซึ่งเป็น IC  เพียงตัวหนึ่ง)  ซึ่งมีจำนวนอยู่ในช่วง  1000-4000  พัลส์ ต่อการหมุน  1  รอบ โดยขึ้นอยู่กับความละเอียดของ RDC ดังรูป
 

ตัวอย่างเช่น RDC 14 บิทก็จะสามารถแปลงเป็นสัญญาณดิจิตอลได้ความละเอียดเท่ากับ 16,384 พัลส์/รอบ
   โดยบิทที่12และ13 จะรายงานตำแหน่งว่าอยู่ในควอแดรนท์ใด ส่วนบิทที่0 ถึง12 จะทำหน้าที่รายงานตำแหน่งของโรเตอร์ในควอแดรนท์นั้นๆ

            

ตาราง แสดงค่าความละเอียดเป็นระบบดิจิตอลตลอด 360 องศา

Number of bit Angle in radians Angle in degrees

1

3.1415 180
2 1.5707 90
4 0.3927 22.5
6 0.0981 5.625
8 0.02454 1.4063
10 0.00614 0.3516
12 0.001534 0.08789
16 0.000096 0.00549

    

Incremental encoder
            incremental encoder ทำงานโดยอาศัยหลักการอาศัยหลักการออพติคอล บ่อยครั้งจึงถูกเรียกตามหลักการว่า  Optical encoder  หรือบางกรณีก็จะถูกเรียกว่า digital encoder ซึ่งมีลักษณะดังรูป

         โครงสร้างจะประกอบด้วยตัวกำเนิดแสง,ตัวจับแสงซึ่งถูกคั่นกลางด้วยแผ่นจานกลมๆที่มีการทำรูเจาะไว้รอบๆแผ่น (จำนวนรูจะขึ้นอยู่กับความละเอียดของ incremental encoder ) และหน้ากากแยกช่องของสัญญาณพัลส์ A ,B และ Z


         สัญญาณพัลส์ที่ได้จากเอนโคดเดอร์ชนิดนี้จะประกอบด้วย  3  แทรค  (tracks)  คือ  A ,B และ Z ดังรูป
     
      พัลส์ที่เกิดจาก แทรค  A  และ B  จะเกิดการเหลือมกันมีความต่างเฟสกัน 90 องศา เพื่อทำหน้าที่รายงานผลของความเร็วและทิศทางการหมุนของมอเตอร์ให้คอนโทรลเลอร์ ดังนี้
       กรณีพัลส์ A  เกิดขึ้นก่อน B  คอนโทรลเลอร์จะรับรู้ว่ามอเตอร์กำลังหมุนด้วยทิศทางตามเข็มนาฬิกา
       แต่ถ้าหากพัลส์ B  เกิดขึ้นก่อน A  คอนโทรลเลอร์จะรับรู้ว่ามอเตอร์กำลังหมุนด้วยทิศทางทวนเข็มนาฬิกา
         ส่วนแทรค Z หรือพัลส์อ้างอิง จะเกิดขึ้น1พัลส์ในการหมุน 1 รอบ ทำหน้าใช้อ้างอิงตำแหน่งของโรเตอร์


      incremental encoder โดยทั่วไปจะไม่นิยมใช้กับระบบเซอร์โวที่มีการควบคุมตำแหน่ง เนื่องจากไม่สามารถจำแหน่งเดิมได้กรณีที่มีการปิดเครื่องหรือไฟดับ ซึ่งจะต้องทำการหาจุดอ้างอิงใหม่ทุกครั้ง

    
   
absolute  encoder

          absolute  encoder  เป็นดิจิตอล เอนโคดเดอร์ อีกชนิดหนึ่งที่อาศัยหลักการออพติคอล คล้ายกับ incremental encoder โดยประกอบด้วยตัวกำเนิดแสง,ตัวจับแสง และจานเข้ารหัสดังรูป

       absolute  encoder 
มีโครงสร้างแผ่นดิสก์พิเศษ
ซึ่งมีลักษณะเป็น Gray  Scales  
     ความละเอียดตำแหน่งของ absolute  encoder จะขึ้นกับจำนวนบิท 


     absolute  encoder จะให้ข้อมูลตำแหน่งค่อนข้างละเอียดและสามารถรายงานบอกตำแหน่งได้ทุกๆ จุดที่โรเตอร์หมุนเคลื่อนที่ไป ไม่มีปัญหาเรื่องจุดอ้างอิงกรณีที่ไฟดับหรือปิดเครื่อง  แต่จะไม่ทนต่อสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรม เช่นการสั่นสะเทือนและฝุ่นควัน นอกจากนั้นจานเข้ารหัสยังเปราะและแตกง่าย

 

 
        

 


เรื่องอื่นๆที่น่าสนใจ

ทำไมระบบไฟฟ้าจึงต้องเป็น 3 เฟส ? / อันตรายของไฟฟ้าต่อร่างกายมนุษย์ แผ่นป้ายมอเตอร์บอกอะไรเราบ้าง ? / การควบคุมความเร็วดีซีมอเตอร์ทำไมจึงนิยมใช้วิธีกระตุ้นแยก ?  / อินเวอร์เตอร์ต้องดูแลและทำการบำรุงรักษาอย่างไรบ้าง? / เซอร์วิชแฟคเตอร์คืออะไรมีไว้เพื่ออ?  มอเตอร์ 3 เฟส นามาใช้กับไฟ 1เฟสได้หรือไม่และต้องทำอย่างไรบ้าง ?  / 20 เทคโนโลยีที่ต้องรู้ในระบบออโตเมชั่นมีอะไร  / ระบบไฟฟ้าสมาร์ทกริดคืออะไร  / เมื่อต่อ CT แต่ไม่มีโหลดทำไมต้องซ๊อตทางด้านเอาท์พุท /มีแฟนเป็นวิศวะโชคดีจริงหรือ ? / ทำไมต้องให้วิศวะจุฬาอย่างผมไปก่อผนังเช่นเดียวกับแรงงานพม่า /ในวงจรสตาร์เดลต้าควรตั้งค่าโอเวอร์โหลดอย่างไร ?

นายเอ็นจิเนียร์ขอสงวนสิทธิ์รับรองความถูกต้อง โปรดใช้วิจารณญาณในการรับข่าวสารข้อมูล

 

23 October 2017
:: MEMBER LOGIN
E-mail Account
Password
:: OUR SPONSORS
techy
encoder
eand
tnmetalworks
tnmetalworks
tds
adtech
keb