Resolver กับ Encoder อย่างไหนเหมาะสมกว่ากัน

เมื่อกล่าวถึง Resolver หลายท่านอาจสับสนกับ Encoder ซึ่งแท้จริงแล้วมีข้อแตกต่างกันหลายอย่าง ระหว่าง Resolver กับ Encoder อุปกรณ์ทั้ง 2 ชนิด นิยมใช้ในงานอุตสาหกรรม แต่มีหลายท่านยังไม่เข้าใจหลักการทำงานของอุปกรณ์ดังกล่าวมากนัก จึงมีการเลือกใช้อย่างไม่เหมาะสมกับงาน ในลำดับถัดไปเราจะกล่าวถึงหลักการทำงานและเปรียบเทียบข้อแตกต่าง เพื่อเป็นแนวทางในการเลือกใช้อุปกรณ์ทั้ง 2 ให้เหมาะสม

โครงสร้าง Resolver
Resolver คือ หม้อแปลงไฟฟ้าแบบโรตารี่ (Rotary Transformer) ที่ทำหน้าที่ส่งผ่านพลังงานในรูป แบบของ SIN ไปยังเพลาหมุน (Rotor) Resolver จะมีขดลวด Primary เรียกว่าขดลวดอ้างอิง (Reference Winding) และขดลวด Secondary ซึ่งมี 2 ชุดเรียกว่าขดลวด SIN และขดลวด COS (ดังแสดงในรูป) ขดลวดอ้างอิงจะอยู่บน Rotor ของ Resolver ส่วนขดลวด SIN และขดลวด COS จะอยู่ที่ Stator โดยที่ขดลวด SIN และ COS จะถูกวางในมุมที่ต่างกันทางกล 90 องศา

ในกรณีของ Resolver ที่ไม่มีแปลงถ่าน พลังงานไฟฟ้าจะถูกจ่ายเข้าที่ขดลวดอ้างอิง (Rotor) ผ่านทางหม้อแปลงไฟฟ้าโรตารี่ (Rotary Transformer) ทำให้ไม่ต้องใช้แปลงถ่านและ Slip ring

ปกติแล้วขดลวดอ้างอิงจะถูกกระตุ้นจากแรงดันไฟฟ้า AC เรียกว่าแรงดันอ้างอิง (Vr) ดังแสดงในรูปที่ 2 แรงดันเหนี่ยวนำที่เกิดขึ้นในขดลวด SIN และ COS จะเท่ากับค่าของแรงดันอ้างอิงคูณกับค่า SIN (Vs = Vr * SIN) หรือ COS (Vc = Vr * COS) ของมุมที่เพลา เมื่อเปรียบเทียบกับจุดศูนย์ ดังนั้น Resolver จะทำให้ค่าแรงดันสองค่านี้ออกมา ซึ่งเป็นอัตราส่วนของค่าตำแหน่งของเพลา (SIN/COS = TAN , ซึ่ง = มุมของเพลา) เนื่องจากอัตราแรงดัน SIN และ COS คือ ค่าของมุมเพลาและเป็นค่าสมบูรณ์ ดังนั้นค่าที่ได้จะไม่มีรับผลกระทบจากอุณหภูมิแวดล้อมหรืออายุการใช้งาน ซึ่งเป็นข้อดีของ Resolver

จากรายละเอียดข้างต้นเป็นหลักการทำงานของ Basic Resolver หรือเรียกว่า Two-pole Resolver ซึ่งในปัจจุบันมีการพัฒนาเป็นชนิดอื่นๆ อีก เช่น Multiple Resolver, Receiver Resolver และ Differential Resolver เป็นต้น จะไม่ขอกล่าวรายละเอียดในที่นี้

Ecnoder ทำงานอย่างไร ?
Encoder เป็นอุปกรณ์อีกชนิดหนึ่งที่นิยมใช้วัดมุมหรือตำแหน่งจัดเป็นอุปกรณ์ประเภท Electro-Mechanical ค่าตำแหน่งที่ได้มีทั้งแบบอนาลอกและดิจิตอล เราสามารถแบ่ง Encoder ได้เป็น 2 ประเภท ดังนี้

Incremental Encoder
จากรูปด้านล่างแสดงส่วนประกอบของเอ็นโค้ดเดอร์ชนิดนี้ โดยลำแสงจะถูกยิงจาก Lighting Diode ผ่าน Fixed disk ไปยัง Rotation diisc ที่ตั้งอยู่บนแกนเพลา โดยมี Photo Diode เป็นตัวรับแสง ลำแสงจะผ่านรูบน Fixed disc และ Rotation disc ตามจังหวะของการหมุน ทำให้ได้สัญญาณไฟฟ้าออกมาจาก Photo sensor เนื่องจากรูของ A และ B บน Fixed disc จะต่างเฟสกันอยู่ 90 องศา ตามรูป ส่วนรูของ Z บน Fixed disk จะมีเพียงรูเดียวเท่านั้น

Absolute Encoder
โดยทั่วไป Absolute Encoder จะมีเอาต์พุตโค้ดให้เลือกเช่น Gray code, Binary หรือ BCD code แต่สำหรับการเลือกประเภทของ Detector ของตัวเซอร์โว ไม่จำเป็นต้องเลือกโค้ดของเอาต์พุต ให้เลือกเพียงคามละเอียดที่ต้องการใช้งานเท่านั้น จะสังเกตเห็นว่าสิ่งที่แตกต่างจาก Incremental Encoder ก็คือ จำนวนของสายสัญญาณเอาต์พุตที่มีจำนวนมากกว่าแบบ incremental ซึ่งจะขึ้นอยู่กับความละเอียดที่เลือกใช้และอีกประการหนึ่งคือ ความหมายของสัญญาณ ของ Absolute Encoder ณ เวลาหนึ่งจะให้ค่าออกมาเป็นค่าสมบูรณ์ ไม่ใช่เป็นค่าเปรียบเทียบจากจุดเริ่มต้นเหมือนกับแบบ Incremental Encoder ดังนั้นถ้าเซอร์โวมาเตอร์ที่มี Detector แบบ Absolute Encoder  ก็ไม่จำเป็นต้อง Search หาตำแหน่งเริ่มต้น (Origin Search) ใหม่ทุกครั้งที่ปิดเครื่องแล้วเปิดเครื่องขึ้นมาใช้งานใหม่

ข้อเปรียบเทียบระหว่าง Resolver หรือ Encoder

แม้ว่า Resolver และ Encoder จะถูกออกแบบมาให้ใช้งานในลักษณะที่เหมือนๆ กัน แต่มีข้อแตกต่างหลายประการที่ผู้ใช้งานควรทราบ เพื่อใช้เป็นแนวทางการเลือกใช้ให้เหมาะสม ตารางข้างล่างนี้แสดงให้ทราบถึงข้อดีและข้อเสียของ Resolver และ Encoder

ตารางเปรียบเทียบข้อดีข้อเสียของ Resolver กับ Encoder