شمارنده یا کانتر چیست؟

به صورت کلی شمارش اعداد یا عملیات در تعداد نامحدود و فرآیند های صنعتی و اتوماتیک امر دشواری است. در صنعت و به منظور اندازه گیری تعداد عملکرد، محصولات تولید شده، ساعت کار، میزان انرژی و غیره از انواع کانتر و شمارنده استفاده می شود. با توجه به نوع تجهیزات و هدف از شمارش می توان از شمارنده مکانیکی یا شمارنده دیجیتال استفاده کرد. شمارنده مکانیکی یا آنالوگ اغلب فاقد خروجی فرمان بوده و فقط به منظور جمع آوری اطلاعات آماری استفاده می شود. قابل ذکر است که برخی از شمارنده های دیجیتال به صورت برنامه پذیر بوده و در مدارهای فرمان با فانکشن های مختلفی استفاده می شوند. کانتر یا شمارنده دستگاهی است که تعداد اشیا یا تعداد عملیات انجام شده را می شمارد. این دستگاه تعداد سیگنال های ON/OFF ورودی از یک تجهیز مانند سوئیپچ یا سنسور را محاسبه می کند.

انواع شمارنده

شمارنده یا کانتر از نظر تولید خروجی به دو گروه زیر تقسیم می شود:

• Preset Counters: عبارت Preset به معنی آن است که می توانید مقداری را از قبل تعیین کنید. تا زمانی که مقدار فعلی شمارش شده در کانتر به یک مقدار از پیش تعیین شده برسد، کانتر شمارش را ادامه می دهد. در ادامه با رسیدن کانتر به مقدار تنظیم شده، یک خروجی کنترلی را برای کار با دستگاه خروجی فعال می کند. در برخی از این کانتر ها قابلیت Scaling یا مقیاس بندی وجود دارد. به این ترتیب ورودی می تواند در یک عدد ضرب یا تقسیم شود. در نتیجه نمایشگر واحد های مهندسی مانند Feet، گالن، Cases و غیره را نشان می دهد.
• Total Counters: این کانتر ها تنها نمایش دهنده ی مقدار فعلی شمارش شده بوده و هیج خروجی ارسال نمی کند. به عبارت دیگر از Total counter تنها در زمانی که نیاز به نمایش تعداد شمارش شده باشد استفاده می شود. در تصویر زیر نمونه ایی از کاربرد این تجهیز در شمارش بسته ها نمایش داده شده است.

در تصویر زیر انواع کانتر های ذکر شده در بالا را مشاهده می کنید.

در تصویر زیر قسمت های مختلف یک H7CX Digital Counter شرح داده شده است.

نقش قسمت های مشخص شده در تصویر بالا عبارت است از:

• Display یا نمایشگر: این قسمت وظیفه ی نمایش مقدار شمارش شده را بر عهده دارد.
• دکمه های تنظیمات یا Settings area: از دکمه های قرار گرفته روی پنل جلوی کانتر جهت تنظیمات آن استفاده می شود.
• مدار داخلی یا Internal circuit : این قسمت، سیگنال های ورودی را شمرده و با مقدار تنظیم شده مقایسه می کند. در ادامه سیگنال خروجی را هنگامی که مقدار تنظیم شده با مقدار شمارش شده یکسان شد، ارسال می کند.

نحوه ی عملکرد یک Preset Counter

به منظور درک بهتر عملکرد این کانتر با ذکر یک مثال آن را بررسی می کنیم. فرض کنید در ماشین آلات اتوماتیک با خط تولید پودینگ از شمارنده های Preset استفاده شده است. این کانتر ها اغلب روی تابلو های کنترل نصب شده تا کاربر قادر به بررسی نمایشگر آن باشد. در تصویر زیر عملیات یک کانتر از پیش تنظیم شده، از سیگنال ورودی تا کنترل و سیگنال خروجی نمایش داده شده است.

طبق تصویر زیر ابتدا با استفاده از یک سنسور فتوالکتریک، حضور یک شی تشخیص داده می شود. در این سنسور، قطع شدن نور ارسالی به معنی حضور جسم بوده و سنسور یک سیگنال را به کانتر ارسال می کند.

فرض کنید عدد 3 همان عدد پیشفرض مورد نظر باشد. در این حالت کانتر تعداد سیگنال های ارسالی توسط سنسور را می شمارد. پس از دریافت این سیگنال برای سومین مرتبه، سیگنالی به Pusher یا همان دستگاه خروجی ارسال خواهد شد.

در صورتی که پوشر سیگنال خروجی کانتر را دریافت کند، سه کیک به درون یک جعبه منتقل خواهد شد. با توجه به نکات ذکر شده، شمارنده در هر سه مرحله ی ورودی، کنترل و خروجی دخیل است.

در تصویر زیر زمان بندی سیگنال ورودی و خروجی در این مثال را مشاهده می کنید.

شرح تصویر بالا:

1. هنگامی که سنسور اولین کیک را شناسایی می کند، یک سیگنال را به کانتر ارسال کرده و عدد 1 به عنوان مقدار شمارش شده نمایش داده می شود.
2. با شناسایی کیک دوم توسط سنسور، عدد 2 در کانتر نمایش داده می شود.
3. شمارش کیک سوم توسط سنسور موجب نمایش عدد 3 در کانتر خواهد شد. از آن جا که این عدد با مقدار از پیش تعیین شده در کانتر برابر است، شمارنده یک سیگنال خروجی تولید و ارسال می کند. به این عدد از پیش تعیین شده SV یا Set value گفته می شود.

کانتر الکترومکانیکی

از این شمارنده ها معمولا در خطوط مونتاژ یا assembly استفاده می شود. کانتر های Electro-mechanical به دسته های زیر تقسیم می شوند:

• Batch counters: تنها در یک جهت UP شمارش میکنند.
• Event counters: به منظور شمارش وقوع یک وضعیت یا رویداد خاص مانند صاعقه طراحی شده اند.
• Frequency counters: از این کانتر جهت نمایش فرکانس و تعداد cycles per second یک شکل موج بر حسب هرتز استفاده می شود. معمولا از آن ها به عنوان تجهیزات تست در صنعت الکترونیک استفاده می شود.
• Pulse counters : به منظور شمارش تغییرات لحظه ایی اما شدید در جریان و ولتاژ طراحی شده اند. از آن جا که پالس ها سیگنال هایی دیجیتال هستند، ولتاژ یا جریان به صورت ON یا OFF می باشد.
• Preset counters: معمولا شمارش در حالت از پیش تعیین شده به صورت تفریقی یا Down انجام می شود.
• Count totalizers : این کانتر ها قادر به ردیابی شمارش در دوره های نسبتا طولانی هستند.
• Position indicators: این کانتر ها می توانند همراه با انکدر ها، Valve ها و محرک های خطی با عملکرد پنوماتیکی استفاده می شوند.

شمارنده های الکترومکانیکی ممکن است چندین کانال ورودی آنالوگ و یا دیجیتال داشته باشند. خروجی های در دسترس آن ها شامل ولتاژ، جریان، فرکانس و خروجی های سریال و موازی است. در تصویر زیر نمونه ایی از یک کانتر الکترومکانیکی را مشاهده می کنید. این شمارنده مجهز به 6 digit یا 6 رقمی می باشد.

شمارنده آنالوگ

همانطور که می دانید تعداد و زمان عملکرد از مهمترین بخش های آماری در مدارهای فرمان و قدرت هستند. به عنوان مثال تعداد عملکرد بریکرها، تعداد بسته های تولید شده یا ساعت کار کرد یک دیزل ژنراتور را در نظر بگیرید. این اطلاعات می توانند به منظور سرویس و نگهداری، مدیریت انبار و غیره استفاده شوند. ساده ترین راه برای اندازه گیری این مقادیر استفاده از شمارنده مکانیکی یا آنالوگ است. کانترها و شمارنده های آنالوگ در مدل های بسیار متنوعی مانند مکانیکی، موتوری و ترکیبی ساخته می شوند.

شمارنده مکانیکی

در برخی موارد امکان تأمین تغذیه‌ی الکتریکی یا سرویس و نگه‌داری تجهیزات حساس جهت شمارش عملکرد وجود ندارد. به عنوان مثال شرایط پر از آلودگی یا وجود تنش های مکانیکی را در نظر بگیرید. این محیط ها معمولا دور از دسترس بوده و تابش نور خورشید و نفوذ اجسام خارجی در آن ها زیاد است. در چنین شرایطی بهترین گزینه برای شمارش یا جمع‌آوری اطلاعات، استفاده از شمارنده مکانیکی است. با توجه به تصویر زیر این کانترها به منبع تغذیه نیازی نداشته و با روش‌های مختلف حرکت‌های مکانیکی مانند تغییر زاویه‌ی شفت، چرخش، حرکت‌های طولی، فشاری و غیره را می‌شمارند.

در این مدل هر حرکت مکانیکی شامل تعداد عملکرد کلیدهای قدرت، باز و بسته شدن درب‌ها، تعداد محصولات و غیره می تواند یک عدد را افزایش یا کاهش دهد. اغلب کانترهای مکانیکی پلاتین خروجی نداشته و برداشت اطلاعات از آن‌ها به صورت کاملا دستی انجام می شود. به عنوان مثال در بازه‌های مشخصی مانند روزانه، ماهانه، سالانه و یا هنگام تغییر شیفت‌های کاری اعداد ثبت شده در این کانترها بررسی می شود.

شمارنده های مکانیکی از نظر روش ریست به دو گروه قابل ریست و غیر قابل ریست تقسیم می‌شوند. لازم به ذکر است که در تأسیسات بسیار حساس از مدل های غیرقابل ریست استفاده می‌شود تا کسی نتواند در نتایج تغییری ایجاد کند. تعداد ارقام این کانتر میزان حداکثر شمارش آن را مشخص می‌کند. به عنوان مثال کانتر نمایش داده شده در تصویر زیر دارای 5 رقم بوده و می‌تواند از صفر تا 99.999 عدد را بشمارد. به منظور شمارش از محور سمت راست و به منظور ریست از ولوم یا قسمت چرخشی سمت چپ این شمارنده استفاده می شود. همانطور که مشاهده کنید شمارنده های مکانیکی توسط پیچ روی سطوح مختلف نصب شده و ساختار محکم و طول عمر قابل قبولی دارند. در برخی شرایط خاص مانند کلیدهای قدرت و سکسیونرها ممکن است کانتر پشت یک صفحه ی شفاف قرار داشته باشد. این کار استقامت شمارنده در برابر صدمات محیطی را افزایش می دهد.

در ویدئو ی زیر یک کانتر مکانیکی صنعتی 6 رقمی تحت عنوان MSJL1146 نمایش داده شده است. برخی از کاربردهای این کانتر عبارت اند از:

• دستگاه های پانچ یا پرس
• دستگاه های چاپ
• دستگاه های بسته بندی

ویژگی های این کانتر عبارت اند از:

• این کانتر از عدد 000000 تا 999999 و در مجموع 1,000,000 رقم را می شمارد.
• شامل یک دکمه ی تنظیم مجدد یا reset در سمت چپ و یک بازو ی شمارش در سمت راست است.
• با حرکت شفت در جهت عقربه های ساعت، عملیات شمارش انجام می شود.
• زاویه ی بازوی شمارش قابل تنظیم است. این بازو جهت کشیده شدن به یک فنر متصل شده است. از فنر جهت کاهش یا جذب هر گونه ضربه ی مکانیکی به کانتر استفاده می شود.

ساعت کار الکترومکانیکی

این شمانده معمولا جهت اندازه گیری زمان کار کرد تجهیزات استفاده شده و با نام های Electro mechanical Counter/ Hour Meters شناخته می شود. در ساعت کار یا شمارنده آنالوگ از ترکیب مکانیزم الکتریکی و مکانیکی استفاده شده است. به عبارت دیگر در شمارنده های الکترومکانیکی یک یا چند سیگنال الکتریکی به صورت پالس‌های قطع و وصل و یا پیوسته به تغییرات عددی تبدیل می‌شوند. کانترهای آنالوگ یا الکترومکانیکی در شکل‌های مختلف ساخته شده و برای شمارش تعداد، اندازه‌گیری زمان کارکرد تجهیزات مانند دیزل ژنراتور، فن، الکتروموتور و غیره استفاده می‌شوند.

به عنوان مثال در تصویر زیر یک ساعت برای اندازه‌گیری زمان کارکرد موتور یا انجین را مشاهده می‌کنید. در این شمارنده از یک الکتروموتور سنکرون داخلی استفاده شده است که با چرخش خود، میزان زمان وصل بودن سیگنال الکتریکی را به تغییرات مکانیکی اعداد تبدیل می‌کند. این گونه تجهیزات بیشتر با عنوان ساعت کار شناخته می شوند. اغلب ساعت های کار دارای تغذیه و بخش کنترلی یکسان هستند. به عبارت ساده تر این ساعت کار دارای یک ورودی مثبت و منفی یا فاز و نول بوده که با دایر شده آن شروع به کار می کند. به منظور اندازه گیری زمان کار کرد تجهیزات کافی است این ساعت را به بوبین یا بخش های الکتریکی دیگر آن متصل کنید. به عنوان مثال استفاده از برق تولیدی دینام یا ژنراتور می توان ساعت کارکرد یک دیزل را مشخص کرد. اطلاعات این ساعت در کارکرد موتورها بسیار مفید بوده و می تواند یک مبنا برای تعویض روغن یا تشخیص میزان سوخت باقی مانده باشد.

شمارنده آنالوگ و ساعت کار

شمارنده های الکترومکانیکی با توجه به نوع و تعداد ورودی‌ها، کمیت‌های قابل شمارش، نحوه‌ی ریست، نصب و غیره بسیار متنوع هستند. نکته‌ی مهم هنگام نصب شمارنده های موتور دار توجه به مشخصه‌های الکتریکی و نوع قرارگیری آن‌هاست. کانترهای الکترومکانیکی می‌توانند پالس، ساعت کارکرد و یا هر دو را اندازه‌گیری کنند. به عنوان مثال و طبق تصویر زیر مدل‌های ترکیبی برای اندازه‌گیری تعداد رخداد و میزان زمان وقوع آن‌ها استفاده می‌شوند. از این موارد می توان به تعداد خاموش و روشن شدن یک الکتروموتور و جمع کل زمان کار کرد آن اشاره کرد. این شمارنده ها از نظر نصب در مدل‌های قابل نصب روی سطوح، روی ریل‌های استاندارد و درب تابلو ساخته شده و از اطلاعات آن‌ها در برنامه‌های سرویس و نگه‌داری، میزان بهره‌وری، شمارش محصولات و غیره استفاده می‌شود.

کنتور الکترومکانیکی

در گذشته به منظور اندازه گیری انرژی از کنتور های آنالوگ یا الکترومکانیکی استفاده می شده است. امروزه نصب این کنتورها متوقف شده ولی نمونه های زیادی از آن ها هنوز در حال کار هستند. البته به منظور استفاده در شبکه های داخلی یا کنتورهای فرعی می توان نمونه هایی از این تجهیز را تهیه و نصب کرد. این کنتورها به منظور اندازه گیری انرژی دارای ترمینال های مختلفی بوده که به صورت ولتاژی و جریانی متصل می شوند. به عنوان مثال به تصویر زیر توجه کنید. این کنتور دارای چهار ترمینال بوده و به منظور سنجش انرژی با واحد KWH در شبکه 230 ولت 50 هرتز استفاده می شود. فاز و نول به دو ترمینال ورودی متصل شده و از ترمینال های خروجی به سمت بار می رود. توجه داشته باشید که جهت و تریب اتصال این ترمینال ها بسیار مهم بوده و باید مطابق با دفترچه ی راهنمای کنتور انجام شود.

در کنتورهای سه فاز تعداد ترمینال های ورودی و خروجی افزایش پیدا کرده و اندازه گیری در آن ها نیز پیجیده تر می شود. به عنوان مثال در کنتورهای چهار سیمه هر سه فاز و نول به کنتور متصل شده تا با اندازه گیری جریان و ولتاژ میزان انرژی جابجا شده محاسبه شود. میزان انرژی در کنتورهای کوچک معمولا با واحد KWH نمایش داده می شود. در تصویر زیر یک نمونه کنتور سه فاز قابل نصب روی ریل را مشاهده می کنید.

محتوای این مقالات برگرفته از کتاب تجهیزات سوئیچ و کنترل تالیف مثلث زرد با مجوز از وزارت فرهنگ و ارشاد اسلامی است. هر گونه کپی و نسخه برداری و انتشار مجدد از این محتوا غیرمجاز بوده و پیگرد قانونی دارد.