کد گشایی خط کش های ديجيتال

کد گشایی خط کش های ديجيتال

برای کنترل سیستم های NC و CNC سنسورهایی باید مورد استفاده قرار گیرد که بتواند مقدار جابجائی بر حسب متر، میلی متر و میکرو متر را به صورت سیگنال الکتریکی در اختیار قرار بدهد. در این پدیده ها شخص جایی ندارد و سنسور خود باید جابجایی ها را بسنجد. برای تبدیل دما از تغییر ولتاژ دو سر دیود زنری مشخص استفاده می شود، اما سیستمی که بتواند جابجایی را تشخیص دهد مسلماً فرق خواهد کرد. برای باور دیدگاهی که بتواند جابجایی را آشکار سازد تشخیص تعداد دور موتور مثال خوبی خواهد بود به این ترتیب که در آن می توان یک فرستنده و گیرنده نوری را در دو طرف پره ای که به روتور موتور وصل است قرار داد. با چرخش موتور این پره مسیر نور را قطع و وصل می کند و تعداد قطع و وصل مقدار چرخش را مشخص می سازد. این سنسور برای شناخت تعداد دور بسیار ساده و بسیار مناسب است. اما برای رسیدن به دقتهای بالا و برای تشخیص نصف، یک چهارم و ... از یک دور باید تکنیک ساده بالا بهبود یابد که در بخش های بعدی این روش ها ارائه می گردند و این ها همان اصولی هستند که در انکدرهای دیجیتالی میزان چرخش و مقدار جابجایی مورد استفاده قرار می گیرند.

میزان چرخش

زمانیکه سیستم دقت بالاتری بطلبد یعنی اینکه علاوه بر تعداد دورها به یک دوم دور، یک چهارم دور و ... نیز حساس باشد یا باید در فواصل منظم بر روی دایره ای تعداد سنسورها زیادتر گردند تا آن پره تک پر در هر مکانی یکی از این سنسورها را قطع و وصل کند و یا ارزانتر و ساده تر اینکه یک سنسور قرار داده شود و در عوض تعداد پره های متصل به روتور زیاد تر گردند. این همان تکنیکی است که در خط کش های نوع دوم یا بعبارت دیگر مقیاس بندهای نوع دوم یا چرخشی بکار می رود و در آن ها یک صفحه دایره ای فلزی سوراخ های زیادی را در فواصل منظم ایجاد می کنند و این دایره به روی محوری می چرخد که این محور به روتور موتور الکتریکی وصل می شود و در پشت این پالسهای ایجاد شده یک مدار دیکدر جهت و میزان چرخش و با مدیریت پروسسور مکان دقیق را محاسبه کرده و نمایش می دهد. در حالتی که دقت بسیار بالاتری مد نظر باشد چون که سوراخکاری صفحه فلزی از نظر مکانیکی و اندازه سوراخ ها محدود است به جای سوراخکاری خطوطی را روی صفحه ای شیشه ای ایجاد می کنند.

تعیین جهت چرخش

تکنیکی که در بالا اشاره شد تنها مقدار چرخش را بیان می کند و این سنسور و مدار پشت سر آن تنها برای زمانی که موتور فقط در یک جهت حرکت می کند مناسب است و برای کاربردهای CNC وNC که موتورهای الکتریکی از قبیل سرو موتور AC و DC هستند و چرخشهای چپ گرد، راستگرد دارند این تکنیک به تنهائی کارا نیست.
عدم کارائی از اینجا ناشی می شود که یک سیستم پردازشگر وجود دارد و یک مکان شمارش که اکثراً سیستم کنترل دقیقاً پروسسور نیست. همچنین یک قسمت آسنکرون عمل کنترل جهت چرخش و تعداد دور چرخش را معین می کند و پروسسور تنها از طریق شمارنده ها به تحلیل مکان می پردازد بنابراین سنسور طوری باید طراحی شود که جهت چرخش را نیز به مدار شمارشگر بدهد برای اینکار به جای استفاده از یک سنسور نور در مقابل سوراخ های موجود روی قرص دایره ای دو سنسور نوری قرار داده می شود و فاصله آن دو را چنان تنظیم می شود که پالس های ایجاد شده توسط دو سنسور اختلاف فازی برابر 90° با هم داشته باشند.
دو موج حاصل از خروجی خط کش، پس از تقویت و تبدیل به موج مربعی دیده می شود همانطوریکه از شکل پیداست این دو موج با هم اختلاف فازی برابر 90 درجه دارند. زمانیکه سیگنال XA از سیگنال XB باندازه 90 درجه پیش فاز باشد نشانه راستگرد بودن چرخش و زمانیکه سیگنال XB از سیگنال XA باندازه 90 درجه پیش فاز باشد نشانه چپگرد بودن چرخش خواهد بود.  بنابراین از پس فاز یا پیش فاز بودن سیگنال A نسبت به B می توان جهت حرکت را نیز تعیین کرد و حال به جای استفاده از یک شمارنده ساده، از یک شمارنده بالا پائین شمار و یک مدار تشخیص جهت استفاده می گردد که در آن صورت در هر زمانی مقدار دقیق جابجائی نسبت به مبدا را خواهیم داشت.

برخی مدل های پیشنهادی با توجه به این زمینه کاری

مقیاس بندهای خطی

مقیاس بندهای خطی یا به اصطلاح خط کش های دیجیتالی نیز با تکنیکی دقیقاً مشابه مقیاس بندهای دوارساخته می شوند با این تفاوت که در اینجا خطوط مقیاس را بر روی یک صفحه نواری شیشه ای ایجاد می کنند و این نوار شیشه ای طولی به اندازه حداکثر تغییر مکان مورد نظر دارد و مشابه حالت دوار در اینجا نیز نوار شیشه ای مابین فرستنده و گیرنده های نوری جابجا می شود و با قطع و وصل سیگنال نوری سیگنال الکتریکی تولید می کند.

سیستم خط کش بروش عبور و قطع نور

در اینجا باید متذکر شد که عرض نوارها بسیار باریک است و در خط کش های دقت بالا این عرض به حدود چهار میکرومتر و کمتر نیز می رسد. بنابراین ریزترین باریکه های نوری نیز باعث عبور نور از مابین چند خط تاریک می شود، پس سنسور نوری هیچگاه قطع نور را حس نمی کند. برای حل این مشکل ورنیه ای از جنس همان نوار شیشه ای طویل ساخته می شود و روی آن نیز خط هایی به پهنا و درازای خطوطی که روی نوار شیشه ای ایجاد شده است با تکنیک های مدار چاپی ایجاد می شود و آن به همراه گیرنده و فرستنده های نوری حرکت کرده و روی هم افتادگی خطوط متناظر بر روی ورنیه و نوار خط کش ، باعث عبور نور و عدم روی هم افتادگی متناظر باعث قطع نور می گردد و سیگنال الکتریکی بازای حرکت پدید می آید
لازم به ذکر است که ورنیه در هر دو سیستم خط کش چرخشی و خطی بکار میرود. و در حالت خط کش ورنیه به همراه منابع و سنسورهای نور حرکت کرده و نوار شیشه ای ثابت است و در حالت دوار برعکس، یعنی ورنیه به همراه منابع و سنسورهای نور ثابت بوده و نوار شیشه ای بوسیله روتور در وسط آن می چرخد.
نقاط مرجع برای اینکه نقطه شروع یا مبدائی برای اندازه گیری وجود داشته باشد بر روی نوار شیشه ای خط کش و همچنین ورنیه آن خطوط اضافی را بعنوان خطوط مرجع قرار می دهند که این خطوط در زیر ردیف نوار خطوط اصلی و در فواصل منظمی قرار دارند. فاصله این خطوط نسبت به هم (بر عکس خطوط اصلی که به ازای هر 2، 10، 20 میکرومتر و ... (بسته به دقت خط کش) از هم قرار داشتند) خیلی بزرگ و بازای هر 50 میلیمتر (50000 میکرومتر) می باشد. یعنی سنسور نوری مربوط به نقاط مرجع بازای هر حرکت پنجاه میلی متری یک پالس می دهد. این خطوط برای حذف خطای تنشهای CNC و DRO [2] بکار می روند.

1.  نقاط مرجع با فاصله ثابت: نقاط مرجع بازای هر 50mm قرا می گیرند و بازای هر جابجائی باندازه 50mm یک پالس می گیریم.
2. نقاط مرجع با فاصله کد شده: برای اینکه دستگاه برای یافتن نقطه مرجع اصلی کل طول خط کش را طی نکند از نقاط مرجع با فاصله کد شده استفاده می شود همانطوریکه در شکل 3-2 دیده می شود، خطوط مرجع به دو میدان زوج و فرد تقسیم می شوند خطوط مرجع با شماره های فرد کلاً با فاصله 20mm از هم قرار دارند و خطوط زوج با نسبتی نسبت به خطوط فرد قرار می گیرند که نسبت مربوطه از فرمول زیر بدست می آید:

برخی مدل های پیشنهادی با توجه به این زمینه کاری