เอ็นโคเดอร์แบบอินครีเมนทัล (Incremental Encoder) เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าเชิงกลที่สร้างพัลส์โดยอ้างอิงจากจุดอ้างอิง ส่วนเอ็นโคเดอร์แบบแอบโซลูท (Absolute Encoder) เป็นอุปกรณ์ตรวจจับตำแหน่งที่ให้สัญญาณดิจิทัลที่ไม่ซ้ำกันสำหรับแต่ละตำแหน่ง เพื่อให้สามารถติดตามการเคลื่อนที่ของโรเตอร์ได้อย่างแม่นยำ เอ็นโคเดอร์แต่ละประเภทมีคุณสมบัติเฉพาะตัว จึงเหมาะสำหรับการใช้งานที่แตกต่างกัน

เอ็นโคเดอร์มีบทบาทสำคัญในระบบควบคุมการเคลื่อนที่ (Motion Control) โดยทำหน้าที่ส่งข้อมูลป้อนกลับเกี่ยวกับตำแหน่งและความเร็วของมอเตอร์ โดยเฉพาะในงานหุ่นยนต์และระบบอัตโนมัติ เอ็นโคเดอร์แบ่งออกเป็น 2 ประเภทหลัก ได้แก่ เอ็นโคเดอร์แบบอินครีเมนทัลและเอ็นโคเดอร์แบบแอบโซลูท

เอ็นโคเดอร์ทั้งสองประเภทมีวัตถุประสงค์พื้นฐานในการติดตามการเคลื่อนที่แบบหมุนเหมือนกัน แต่มีความแตกต่างอย่างมากในด้านการทำงาน สัญญาณเอาต์พุต และลักษณะการใช้งาน บทความนี้จะเปรียบเทียบเอ็นโคเดอร์แบบอินครีเมนทัลและแบบแอบโซลูทอย่างละเอียด เพื่อช่วยให้เข้าใจถึงข้อดี ข้อจำกัด และสถานการณ์ที่เหมาะสมสำหรับการใช้งานของแต่ละประเภท

Incremental Encoder คืออะไร?

เอ็นโคเดอร์แบบอินครีเมนทัลเป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าเชิงกลที่แปลงการเคลื่อนที่แบบหมุนหรือแบบเชิงเส้นให้เป็นสัญญาณไฟฟ้า เพื่อใช้ในการตรวจจับความเร็ว ทิศทาง และตำแหน่งของโรเตอร์ ต่างจากเอ็นโคเดอร์บางประเภทที่ให้ค่าตำแหน่งที่ไม่ซ้ำกันสำหรับแต่ละตำแหน่ง เอ็นโคเดอร์แบบอินครีเมนทัลจะสร้างพัลส์โดยอ้างอิงจากจุดอ้างอิง

เอ็นโคเดอร์แบบอินครีเมนทัลประกอบด้วยจานหมุนที่มีส่วนโปร่งใสและส่วนทึบแสงเรียงสลับกันอย่างสม่ำเสมอ เมื่อจานหมุน เซนเซอร์แบบออปติคัลหรือเซนเซอร์แม่เหล็กจะตรวจจับรูปแบบดังกล่าวและสร้างพัลส์ออกมาเป็นชุด ตัวควบคุมจะนับจำนวนพัลส์เหล่านี้เพื่อใช้ในการกำหนดการเคลื่อนที่ของโรเตอร์

เอ็นโคเดอร์ประเภทนี้มีสัญญาณเอาต์พุตหลัก 2 ช่อง ได้แก่ A และ B ซึ่งเป็นสัญญาณแบบควอดราเจอร์ (Quadrature Signal) หมายความว่าสัญญาณทั้งสองมีเฟสต่างกัน 90° ทำให้สามารถตรวจจับทิศทางการหมุนได้ดังนี้:

• หากสัญญาณ A นำหน้า B แสดงว่าการเคลื่อนที่เป็นไปในทิศทางหนึ่ง
• หากสัญญาณ B นำหน้า A แสดงว่าการเคลื่อนที่เป็นไปในทิศทางตรงกันข้าม

นอกจากนี้ยังมีสัญญาณช่องที่สาม คือ Z หรือสัญญาณดัชนี (Index Signal) ซึ่งจะถูกสร้างขึ้น 1 ครั้งต่อการหมุนครบ 1 รอบ เพื่อระบุตำแหน่งอ้างอิง

เอ็นโคเดอร์แบบอินครีเมนทัลมีข้อดีหลายประการ เช่น ความละเอียดสูง ความแม่นยำ และความคุ้มค่า เอ็นโคเดอร์ประเภทนี้ให้ข้อมูลป้อนกลับแบบเรียลไทม์เกี่ยวกับความเร็วและทิศทาง จึงเหมาะสำหรับงานระบบอัตโนมัติและระบบควบคุมการเคลื่อนที่

Absolute Encoder คืออะไร?

เอ็นโคเดอร์แบบแอบโซลูทเป็นอุปกรณ์ตรวจจับตำแหน่งที่ให้รหัสดิจิทัลที่ไม่ซ้ำกันสำหรับแต่ละตำแหน่ง เพื่อให้สามารถติดตามตำแหน่งของโรเตอร์ได้อย่างแม่นยำ แตกต่างจากเอ็นโคเดอร์ที่สร้างพัลส์ตามการเคลื่อนที่ เอ็นโคเดอร์แบบแอบโซลูทสามารถคงข้อมูลตำแหน่งไว้ได้แม้เกิดไฟฟ้าดับ

เอ็นโคเดอร์แบบแอบโซลูทใช้จานหมุนที่มีแทร็กหลายแทร็ก โดยแต่ละแทร็กจะแทนรูปแบบรหัสไบนารี (Binary Code) หรือรหัสเกรย์ (Gray Code) เซนเซอร์แบบออปติคัลหรือเซนเซอร์แม่เหล็กจะอ่านรูปแบบเหล่านี้ จากนั้นไมโครคอนโทรลเลอร์จะประมวลผลข้อมูลเพื่อระบุตำแหน่งที่แน่นอน เนื่องจากแต่ละตำแหน่งมีรหัสเฉพาะ จึงไม่จำเป็นต้องใช้ตัวนับภายนอกหรือจุดอ้างอิงในการระบุตำแหน่ง

เอ็นโคเดอร์แบบแอบโซลูทมีทั้งแบบ Single-Turn และ Multi-Turn โดยเอ็นโคเดอร์แบบ Single-Turn จะให้ข้อมูลตำแหน่งภายในช่วงการหมุนครบ 1 รอบ และเริ่มต้นตำแหน่งใหม่เมื่อหมุนครบ 360° ในทางตรงกันข้าม เอ็นโคเดอร์แบบ Multi-Turn สามารถติดตามตำแหน่งต่อเนื่องได้หลายรอบ โดยใช้ตัวนับภายใน จึงเหมาะสำหรับงานควบคุมการเคลื่อนที่ที่มีความซับซ้อน

เอ็นโคเดอร์แบบแอบโซลูทมีข้อดีหลายประการ เช่น สามารถติดตามตำแหน่งได้อย่างแม่นยำโดยไม่จำเป็นต้องทำกระบวนการโฮมมิง (Homing) และสามารถคงข้อมูลตำแหน่งไว้ได้แม้ไฟฟ้าดับ รวมถึงช่วยลดปัญหาความคลาดเคลื่อนสะสมที่มักพบในเอ็นโคเดอร์แบบอินครีเมนทัล อย่างไรก็ตาม เอ็นโคเดอร์แบบแอบโซลูทมีราคาสูงกว่าและมีโครงสร้างซับซ้อนกว่าแบบอินครีเมนทัล อีกทั้งยังต้องใช้กำลังประมวลผลมากกว่าในการตีความข้อมูล

เอ็นโคเดอร์แบบแอบโซลูทถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในหุ่นยนต์ ระบบอัตโนมัติในภาคอุตสาหกรรม อุปกรณ์ทางการแพทย์ ระบบอากาศยาน และเครื่องจักร CNC ซึ่งเป็นงานที่ต้องการการกำหนดตำแหน่งอย่างแม่นยำ

ความแตกต่างที่สำคัญระหว่าง Incremental Encoder และ Absolute Encoder

เอ็นโคเดอร์มีความสำคัญต่อระบบควบคุมการเคลื่อนที่ เนื่องจากทำหน้าที่ให้ข้อมูลป้อนกลับเกี่ยวกับตำแหน่ง ความเร็ว และทิศทาง เอ็นโคเดอร์มี 2 ประเภทหลัก ได้แก่ เอ็นโคเดอร์แบบอินครีเมนทัลและเอ็นโคเดอร์แบบแอบโซลูท

เอ็นโคเดอร์แต่ละประเภทมีคุณสมบัติเฉพาะตัว จึงเหมาะกับการใช้งานที่แตกต่างกัน โดยมีความแตกต่างที่สำคัญดังนี้

สรุป

เอ็นโคเดอร์แบบอินครีเมนทัลและแบบแอบโซลูทต่างก็มีข้อดีและข้อจำกัดเฉพาะตัว การทำความเข้าใจความแตกต่างระหว่างเอ็นโคเดอร์ทั้งสองประเภทช่วยให้วิศวกรสามารถเลือกใช้งานได้อย่างเหมาะสม โดยพิจารณาจากประสิทธิภาพ ความแม่นยำ และงบประมาณ

ไม่ว่าจะเป็นระบบอัตโนมัติในภาคอุตสาหกรรม หุ่นยนต์ หรือระบบควบคุมการเคลื่อนที่ การเลือกเอ็นโคเดอร์ที่เหมาะสมสามารถช่วยเพิ่มประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือของระบบได้