หลักการทำหน้าที่ลิเนียร์สเกล ( Linear Scale )

[LIN456789]

   ถ้าจะกล่าวถึงโรงกลึง คงไม่มีใครไม่รู้จักโรงกลึง หรือ ภาษาอังกฤษมักจะใช้คำว่า Machine Shop มีวัสดุต่างๆมากมาย เช่น เครื่องเลื่อย เครื่องมิลลิ่ง เครื่องกลึง เครื่องเจียระไน เครื่องเจาะสว่านแท่น 
การทำงานกับเครื่องจักรต่างๆภายในโรงกลึงก็จำเป็นจะต้องต้องมีการวัดขนาดชิ้นงานในระหว่างกระบวนการผลิตชิ้นงานต่างๆ ช่างกลึงสามารถทำการวัดขนาดชิ้นงานด้วยเครื่องมือวัดต่างๆ ได้แก่ ไม้บรรทัด เวอเนียร์คาลิเปอร์ ไดอัลเกจ 
ไฮน์เกจ ไมโครมิเตอร์ ฯลฯ สำหรับบทความนี้ขอแนะนำอุปกรณ์วัดระยะ ตัวหนึ่ง ซึ่งเรียกว่า   ลิเนียร์สเกล ( Linear Scale ) อุปกรณ์ตัวนี้เป็นอุปกรณ์วัดระยะที่ใช้วัดระยะในแนวเชิงเส้นตรง ดังชื่อที่มันถูกเรียกขาน 




   ลิเนียร์สเกล ( Linear Scale ) คือ อุปกรณ์วัดระยะในแนวเส้นตรง ที่มีความละเอียดสูง สมรรถวัดชิ้นที่มีความละเอียดสูงถึง 0.001 mm โดยหลักการทำงานของมัน จะใช้การยิงแสงจาก Photo Diode 
ผ่านแท่งแก้วซึ่ง ในแท่งแก้วได้มีขีดบอกระยะที่มีความละเอียดสูง แสงจะเชี่ยวชาญลอดผ่านแท่งแก้วได้ในช่วงระยะที่กำหนด ทำให้เกิดช่วงที่แสงผ่านได้และแสงผ่านไม่ได้ ช่วงที่แสงผ่านได้และแสงผ่านไม่ได้นี้ จะถูกตรวจจับโดย 
เซ็นเซอร์รับแสงซึ่งอยู่อีกด้านหนึ่งของแท่งแก้ว เมื่อเซ็นเซอร์รับแสงรับรู้ช่วงที่แสงผ่านแท่งแก้ว หรือ ไม่ผ่านแท่งแก้ว จะแปลงผลไม้สัญญาณ แสงเป็นสัญญาณทางไฟฟ้า ในลักษณะของ Sine Wave หรือ Square Wave แล้วแต่ชนิดของ 
ลิเนียร์สเกล ( Linear Scale ) แบบต่างๆ สัญญาณเอาพุตจาก ลิเนียร์สเกล ( Linear Scale ) จะถูกส่งต่อไปยัง จอแสดงผลดิจิตอล ( Digital Readout [ DRO ] ) ที่ตั้งอยู่หน้าเครื่องจักร เช่น เครื่องกลึง เครื่องมิลลิ่ง 
เครื่องเจียระไน เพื่อแสดงผลให้ ช่างผู้ผลิตชนิดงานอยู่ ทราบระยะปัจจุบัน หรือ นำระยะปัจจุบันไปใช้ในการบวกลบคูณหาร หรือ ไปใส่ในฟังก์ชั่นอื่นๆ ของ จอแสดงผลดิจิตอล ( Digital Readout [ DRO ] ) เพื่อให้ง่ายต่อการใช้งานเครื่องจักร
และให้ง่ายต่อการเกิดชิ้นงานต่อไป นอกจากนั้นสัญญาณนี้อาจส่งไปให้เครื่องจักรอัตโนมัติต่างๆ เช่น เครื่องซีเอ็นซี เพื่อให้ทราบถึงตำแหน่งปัจจุบันของชิ้นงาน เมื่อทราบถึงตำแหน่งปัจจุบันของชิ้นงานแล้ว ตัวควบคุมการทำงานซีเอ็นซี 
( CNC CONTROLLER ) จะออกคำสั่งให้เครื่องจักร ตัด กัด เจาะ กลึง ในตำแหน่งที่ถูกต้องต่อไป









ลักษณะสัญญาณทางไฟฟ้าของ ลิเนียร์สเกล ( Linear Scale )
   ลิเนียร์สเกล ( Linear Scale ) เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าชนิดหนึ่งดังนั้นจำเป็นต้องมี Power Supply จ่ายให้ ส่วนใหญ่ Power Supply ที่จ่ายให้จะเป็น Direct Current (DC) โดยสัญญาณจะใช้ 
Power Supply ดังต่อไปนี้ ได้แก่ 5V, 12V, 24V ซึ่งสัญญาณต่างๆเหล่านี้จะถูกต่อสายไปยังวัตถุอ่านค่าที่เรียกว่า จอแสดงผลดิจิตอล ( Digital Readout [ DRO ] ) หรือ Cotroller เพื่อนำไปใช้แสดงผล 
หรือ จำกัดการทำงานของเครื่องจักรต่อไป ในที่นี้ขอแสดงรูปตัวอย่างของขั้วต่อไฟฟ้า ( Conector ) ของ ลิเนียร์สเกล ( Linear Scale ) ยี่ห้อหนึ่งเป็นรูปตัวอย่างเพื่อให้มองเห็นภาพมากยิ่งขึ้น
 




   สัญลักษณ์เอาพุตที่ออกจากตัว ลิเนียร์สเกล ( Linear Scale ) มีสองชนิดใหญ่ๆ ได้แก่
1. แบบดิจิตอล โดยมากจะออกมาเป็น Square Wave ดังรูป สัญญาณสูงสุดของ ยอด Square Wave จะขึ้นอยู่กับ Power Supply ที่ใช้ เช่น ถ้าใช้ Power Supply 5V สัญญาณยอด Square Wave จะเป็น 5V 
หรือ ถ้าจะกล่าวโดยระบุคือจะเป็นสัญญาณที่แสดงค่า 0V กับ 5V เหมือนการทำงานงานสัญญาณ ดิจิตอลโดยทั่วไป รหัสตำแหน่งที่ออกมาจาก ลิเนียร์สเกล ( Linear Scale ) จะใช่สัญญาณสองเส้น เป็นอย่างน้อย 
ส่วนใหญ่จะถือด้วยสัญลักษณ์ A และ B การส่งสัญญาณโดยใช้สัญญาณสองเส้นแบบนี้ เรียกว่าการส่งสัญญาณแบบ Incremental
 




2. แบบ Analog ใน ลิเนียร์สเกล ( Linear Scale ) บางเครื่องหมายการค้าอาจให้สัญญาณทางไฟฟ้าออกมาในลักษณะ Sine Wave ดังรูป เช่นเดียวกัน สัญญาณสูงสุดของ ยอด Sine Wave จะขึ้นอยู่กับ Power Supply ที่ใช้ เช่นกัน 
ถ้าใช้ Power Supply 5V สัญญาณยอด Sine Wave จะเป็น 5V ส่วนใหญ่จะจดด้วยสัญลักษณ์ A และ B การส่งสัญญาณโดยใช้สัญญาณสองเส้นเช่นเดียวกับการทำงานในแบบดิจิตอล และอาศัยจับสัญญาณในช่วง
ที่มีการต่าง Phase กัน 90องศา ของสัญญาณ Sine Wave เพื่อนำข้อมูลมาประมวลผลเพื่อให้เข้าใจว่ามีการเพิ่มขึ้นหรือลดลงของตำแหน่งการเคลื่อนที่ปัจจุบันของ ลิเนียร์สเกล ( Linear Scale )
 




การแปลรหัสสัญญาณของ ลิเนียร์สเกล ( Linear Scale )
   ดังที่กล่าวไปแล้วว่า ลิเนียร์สเกล ( Linear Scale ) ส่วนใหญ่ จะมีสัญญาณเอาพุตออกมาอย่างน้อยสองเส้น เป็นส่วนใหญ่จะกำหนดสัญลักษณ์เป็น A B นอกจากนั้นอาจมีสัญญาณเส้นที่สามโดยการกำหนดสัญลักษณ์
ด้วยอักษร Z สัญญาณเส้นนี้ จะถูกระบุไว้ในเอกสารแนะนำของแต่ละยี่ห้อ เช่น จะกำหนดให้มีสัญญาณ ออกมาที่เส้นนี้เป็น 5V เมื่อเคลื่อนที่หัวอ่านผ่านแท่งแก้ว ที่ทุกๆระยะ 50 ม.ม. 
   เรามาดูกันว่าสัญญาณแบบ Incremental  มีลักษณะสัญญาณเป็นอย่างไร และ จอแสดงผลดิจิตอล ( Digital Readout [ DRO ] ) หรือ Cotroller จะพิจารณาแยกแยะสัญญาณได้อย่างไรว่าระยะทางมี
การเพิ่มขึ้้นเหรอลดลง 
   เมื่อมีการขยับที่ของเซ็นเซอร์ผ่านแท่งแก้วในระยะต่างๆ สัญญาณ A และ สัญญาณ B ของตัว ลิเนียร์สเกล ( Linear Scale ) จะให้สัญญาณ ออกมาเป็นระบบดิจิตอล ในที่นี้กำหนดให้ สัญญาณ 5V แทนด้วย 1  
สัญญาณ 0V แทนด้วย 0  จากรูปจะกำหนดให้เมื่อมีการเคลื่อนที่ไปข้างหน้า ให้กำหนดทิศทางการไปเหมือน Clockwise เมื่อมีการเคลื่อนที่ไปถอยหลัง ให้กำหนดทิศทางการเคลื่อนที่เหมือน Anti Clockwise 
ที่ตำแหน่ง 0 สัญญาณ A = 0V ( 0 ) สัญญาณ B = 5V ( 1 ) เมื่อมีการเคลื่อนที่ในทิศทาง Clockwise (ที่ตำแหน่ง 1) จะได้รหัสสัญญาณของ A และ B เป็น 0 1   เมื่อมีการเคลื่อนที่ในทิศทาง Anti Clockwise 
(ที่ตำแหน่ง 3) จะได้รหัสสัญญาณของ A และ B เป็น 1 0 ทำให้ จอแสดงผลดิจิตอล ( Digital Readout [ DRO ] ) หรือ Cotroller รู้ว่ามีการเพิ่มขึ้นหรือลดลงของฐานะในการเคลื่อนที่เป็นต้น ซึ่งการเปลี่ยนแปลงเพิ่มขึ้น
หรือลดลงในแต่ละช่องที่เล็กที่สุดถูกกำหนดให้เป็นความถี่ถ้วนของตัว ลิเนียร์สเกล ( Linear Scale ) เช่น การเปลี่ยนแปลง 1 ช่วงของสัญญาณ เช่น จากตำแหน่ง 0 ไปตำแหน่ง 1 ตามที่ยกตัวอย่างข้างต้น คือ 0.001mm เป็นต้น 
 
 

[LIN456789]

Good Linear Scale

[LIN456789]

Good Linear Scale

[LIN456789]

do do it  ooo

[LIN456789]

Linear Scale Good Knowledge

[LIN456789]

Good Good Topic

[LIN456789]

Cheap Linear Scale

[LIN456789]

Done Done Done