طراحي، ساخت و توسعه يك انكودر خازني خطي با استفاده از القاي الكترواستاتيك

Design, fabrication and development of a capacitive-type linear encoder using electrostatic induction

مهم‌ترين ابزار اندازه‌گيري جابجايي خطي و زاويه‌اي در صنعت انكودرها هستند. انكودرهاي خطي بطور وسيعي در انواع كاربردهاي موقعيت‌دهي دقيق مانند ماشين‌ابزارهاي با كنترل عددي و اتوماسيون صنايع استفاده مي‌شوند. انكودرهايي با قيمت پايين و قدرت تشخيص بالا در اولويت صنايع قرار دارد. در اين مقاله يك انكودر خطي خازني با ويژگي اشل متحرك (لغزنده) نامقيد معرفي مي‌شود. عناصر اصلي اين انكودر جديد از فيبرهاي مدار چاپي تشكيل شده‌ است، بنابراين مي‌توان اين انكودر را در فضاهاي خيلي محدود و حتي بر روي سطوح منحني نصب كرد. اين انكودر شامل يك گيرنده نازك بلند و يك واسطه نازك كوتاه است كه به ترتيب داراي الكترودهاي چهار فاز و دو فاز هستند. واسطه به ‌عنوان اشل متحرك و فرستنده و گيرنده به‌عنوان استاتور عمل مي‌كنند. براي ايجاد اشل متحرك نامقيد، انكودر از روش منحصر به فردي استفاده مي‌كند، به اين ترتيب كه تغذيه الكتريكي واسطه توسط القاي الكترواستاتيكي تامين مي‌شود. در اين پژوهش يك مدار پردازش سيگنال جديد براي اين انكودر طراحي و ساخته شد كه داراي حجم كمي بوده بطوريكه امكان استفاده تجاري از اين انكودر را فراهم مي آورد. اين انكودر ساخته شده و عملكرد آن ارزيابي شد. نتايج آزمايش‌ها نشان دادند كه انكودر ساخته شده داراي حداكثر خطايي برابر با 20± ميكرومتر است.

Linear and angular displacement measuring encoders are the most important measuring tools in the industry. Linear encoders are widely used in various positioning applications, such as numerical controlled (NC) machine tools and factory automation, since they are essential for precision positioning systems. In this study, a capacitive-type linear encoder with un-tethered slider is designed. The main components are made of printed circuit films. Hence, the encoder can be set up in thin inter spaces or on curved surfaces. The encoder consists of a long receiver film and a short transmitter film, respectively containing four-phase and two-phase electrodes. The transmitter is used as a slider and the receiver as a stator. In order to designs an unconstrained slider; the encoder employs a unique approach. Electrical power is supplied to the transmitter film by electrostatic induction which removes electric wires from the slider. In this study the encoder was built using a new signal processing circuit and its performance was evaluated. The new signal processing circuit is more compact and facilitates using this encoder for trade purposes. The result of experimental evaluation shows that the encoder has ±20 micrometers error.