بالنسبة لأجهزة القياس الإلكترونية وأجهزة التحكم التي تعمل بأنظمة رقمية، يلزم استخدام مشفرات فانوك، التي تحوّل زاوية الدوران والسرعة ومعلومات الموقع للأجسام إلى إشارات رقمية. وقد تم اختراع أول مشفر مطلق في العالم عام 1960.
جهاز التشفير المطلق في عام 1960
يستطيع جهاز التشفير المطلق قياس زاوية دوران العمود وإخراج القيمة المقاسة كرقم عشري مكون من ستة أرقام. يحتوي الجهاز على خمس أسطوانات، وأرقامها محفورة برمز خاص. في هذا الرمز، يتغير رقم واحد فقط بين كل رقمين. عادةً، يتراوح رقم الأسطوانة الأولى من 00 إلى 99. بالتالي، تبلغ دقة جهاز التشفير 100 موضع لكل دورة، وتصل سعة التشفير إلى 10000 دورة. إضافةً إلى ذلك، تحتوي الأسطوانة ذات الدقة الأعلى على مسار عداد سرعة.
بمرور الوقت، وجد الناس أن استخدام رمز غراي أكثر ملاءمةً لاستخدام المشفر المطلق. يُعد رمز غراي رمزًا أحادي الخطوة، حيث يتم تغيير بت واحد فقط في كل خطوة. تم اختراع رمز غراي عام 1953 وحصل على براءة اختراع لنقل البيانات. في ستينيات القرن العشرين، شهدت التكنولوجيا الإلكترونية تطورًا هائلًا، ولعبت هذه الرموز دورًا هامًا.
قبل استخدام رمز غراي، يُقسّم نطاق قياس مُشفّر محرك سيرفو فانوك إلى 6 أجزاء أسطوانية، يُمثّل كل جزء منها 10 سنوات. كل 10 سنوات، يُطبع رمز أحادي الخطوة مكون من 4 بتات على الأسطوانة. بالتالي، عند اختيار الرمز، لا تتأثر استقرارية الأسطوانة بعملية الطحن، ويتم تحويله مباشرةً إلى رمز مشابه لرمز BCD في مُشفّر محرك فانوك.
مجالات التطبيق
في عام 1966، تم تطبيق جهاز التشفير في المجال الصناعي في ألمانيا. يمنع هذا الجهاز المعدات من العودة إلى نقطة مرجعية بعد انقطاع التيار الكهربائي، حيث لا يفقد موقعه، مما يسمح للمعدات بمواصلة العمل دون مشاكل أو توقف طويل الأمد.
في مجال الطاقة الكهربائية، يُستخدم جهاز التشفير أيضاً في روبوتات قضبان الوقود ومحطات الطاقة الكهرومائية. بالإضافة إلى ذلك، يستخدم مركز سيرن أجهزة التشفير أيضاً.
المشفر المطلق اليوم
منذ عام 1960، تم تطوير مشفر المغزل من فانوك على مدى عقود، وشهدت تقنيته تطوراً كبيراً. ومن بين هذه التطورات، انخفض حجم مشفر فانوك الصناعي بنحو 40 ضعفاً، وتحسنت دقته بنحو 168 ضعفاً.
تتميز أجهزة التشفير الحديثة بصغر حجمها ومتانتها وموثوقيتها. كما أن دقة التشفير التزايدي لكل دورة عالية جدًا. يحتوي جهاز التشفير ذو 24 بت على أكثر من 16 مليون موضع لكل دورة، بدقة إجمالية تبلغ ± 25 ثانية قوسية وسعة تشفير تصل إلى 4096 دورة.
في الماضي، كان توصيل أجهزة التشفير عملية معقدة، إذ كان يتطلب استخدام أسلاك مزدوجة مجدولة، ووصلات محمية، وعمليات لحام، وغيرها. أما اليوم، فتُدمج أجهزة التشفير الخطية عادةً في محركات المؤازرة، ويمكن توصيلها بسلكين فقط. ويتطلب كلا السلكين نقل الطاقة والبيانات الرقمية بمعدل عالٍ جدًا. ويستطيع مشغل المؤازرة المتصل بجهاز التشفير الدوراني تغيير موضع جهاز التشفير بزمن أخذ عينات يبلغ 25 ميكروثانية. هذه المزايا تجعل جهاز التشفير النبضي ضروريًا في العديد من المجالات.
