সেন্ট্রাল প্রসেসিং ইউনিট ও সার্ভো কন্ট্রোল ইউনিট

 সেন্ট্রাল প্রসেসিং ইউনিট (CPU)

সেন্ট্রাল প্রসেসিং ইউনিট (CPU) কে একটি CNC কন্ট্র্লারের হার্ট এবং ব্রেইন বলা যেতে পারে। এটি CNC কন্ট্র্লারের মেমোরিতে স্টোর করে রাখা প্রোগ্রাম থেকে প্রয়োজনীয় তথ্য গ্রহণ করে। এবং ঐ তথ্য বা প্রোগ্রাম অনুযায়ী মেশিনের কোন অ্যাক্সিসের নির্দিষ্ট অবস্থান নিয়ন্ত্রণ (position control) এবং বেগ নিয়ন্ত্রণের (velocity control) জন্য সিগন্যালের রূপান্তর বা ডিকোডিং করে থাকে। এটি মেশিনের অ্যাক্সিসগুলির সম্পুর্ন নিয়ন্ত্রণ এবং স্পিন্ডলের এর মুভমেন্টও তদারকি করে থাকে এবং যখনই এটি প্রোগ্রামের মানের বা value র সঙ্গে মেলে না, CPU তৎক্ষণাৎ একটি কারেক্টিভ (corrective) কার্য গ্রহণ করে। মেশিনের অ্যাকুইরেসির (accuracy) এর জন্য যেসব কম্পেন্সেসন (compensation) করার প্রয়োজন হয়, যেমন লিড স্ক্রুর পিচ এরর (pitch error) এবং ব্যাকল্যাশ (Backlash) বা কাটিং টুল ক্ষয়ে যাওয়া (Tool wear out) ইত্যাদি CPU দ্বারা ক্যালকুলেশন করে তৈরি করা হয়। একই ভাবে মেশিনের অ্যাক্সিস মুভমেন্ট এর জন্য কন্ট্রোল সিগন্যাল তৈরি করার সময়ও অনুরূপ ব্যাবস্থা গ্রহণ করা হয়। CPU এর সাহায্যে মেশিনের কিছু মৌলিক নিরাপত্তা বা basic safety সবসময়ের জন্য পরীক্ষা করে দেখা হয় এবং সাথে সাথে ক্রমাগত প্রয়োজনীয় একটি কারেক্টিভ (corrective) প্রক্রিয়াও পাশাপাশি চলতে থাকে। যখনই কোন পরিস্থিতি CPU এর নিয়ন্ত্রণের বাইরে চলে যায়, তখন এটি মেশিন বন্ধ করার চূড়ান্ত সিদ্ধান্ত নিয়ে থাকে।

 সার্ভো কন্ট্রোল ইউনিট

CPU দ্বারা উৎ‍পাদিত মেশিনের অ্যাক্সিসগুলির অবস্থান নিয়ন্ত্রণ বা position control এবং বেগ নিয়ন্ত্রণ বা velocity control সিগন্যাল হল সার্ভো কন্ট্রোল ইউনিটের ইনপুট। সার্ভো কন্ট্রোল ইউনিট একেকটি কমান্ড এর মান বা ভ্যালু অনুযায়ী উপযুক্ত সিগন্যাল উৎ‍পাদন করে। সার্ভো কন্ট্রোল ইউনিট থেকে অ্যাক্সিস এবং স্পিন্ডল মুভমেন্ট কমান্ড সরাসরি সার্ভো ড্রাইভে পাঠানো হয়, এবং সার্ভো ড্রাইভ সেই অনুসারে অ্যাক্সিস এবং স্পিন্ডল মোটরকে চালানোর জন্য প্রয়োজনীয় ভোল্টেজ তৈরি করে। সার্ভো কন্ট্রোল ইউনিট মোটরের সাথে বা অ্যাক্সিসের সাথে লাগানো পজিশান ফিডব্যাক (Position feedback) ডিভাইস (যেমন লিনিয়ার স্কেল, রোটারি এনকোডার, রিজল্ভার, ইত্যাদি) থেকে মেশিনের অ্যাক্সিসের প্রকৃত অবস্থানের সিগন্যাল গ্রহন করে থাকে। আগেকার CNC মেশিনে ভেলোসিটি ফিডব্যাক (Velocity feedback) এর জন্য ট্যাকো জেনারেটর (tacho generator) ব্যাবহার করা হত, কিন্ত বর্তমানে অপ্টিক্যাল এনকোডারের সাহায্যেই অ্যাক্সিসের পজিশান ফিডব্যাক এবং ভেলোসিটি ফিডব্যাক এই দুইই নেওয়া হয়ে থাকে। স্পিন্ডলের rpm এর ফিডব্যাকও এনকোডারের সাহায্যেই নেওয়া হয়। এই সব ফিডব্যাক সিগন্যালগুলি আবার প্রসেসিং এর জন্য CPU ইউনিটেই পাঠানো হয়। সুতরাং এক কথায় সার্ভো কন্ট্রোল ইউনিট CNC মেশিন এবং CPU এর মধ্যে কমান্ড এবং ফিডব্যাকের দুমুখো যোগাযোগ সম্পাদন করে থাকে। যদিও CNC মেশিনে অ্যাক্সিসের প্রকৃত মুভমেন্ট সার্ভো ড্রাইভের এর সাহায্যে করা হয়, কিন্তু মেশিনের অ্যাক্সিসের মুভমেন্টের এর হার বা rate এবং পরিমাণ, ফিডব্যাক সিস্টেমের ধরনের উপর নির্ভর করে। অ্যাক্সিসের মুভমেন্টের কন্ট্রোলের এর জন্য সাধারনত দুই ধরনের সিস্টেম CNC মেশিনে ব্যাবহার করা হয়, এদুটি হল ওপেন লুপ সিস্টেম (open-loop) এবং ক্লোজড লুপ সিস্টেম (closed-loop)।

ওপেন লুপ সিস্টেম কি? - এই ব্যবস্থায়, CNC সিস্টেমে কোন ফিডব্যাক ডিভাইস লাগানো থাকে না। ফলে এই সিস্টেমে সার্ভো কন্ট্রোল ইউনিট মেশিনের মুভমেন্টের জন্য সংকেত পাঠায়, কিন্তু পরীক্ষা করে দেখে না প্রকৃত মুভমেন্ট হচ্ছে কিনা। এই ব্যবস্থায়, সাধারনত স্টেপার মোটর (Stepper Motor) অ্যাক্সিসের মুভমেন্টের জন্য ব্যবহার করা হয় এবং এই মোটর CNC সিস্টেম থেকে ডিজিটাল পালসের (pulses) সাহায্যে চালানো হয়। যেহেতু সিস্টেম কন্ট্রোলারে অ্যাক্সিসের মুভমেন্টের সম্পর্কে কোন বাস্তব সময়ের তথ্য (real time information) থাকে না, তাই এই ব্যবস্থায় মেশিনের অপারেশনের সময় উপস্থিত কোন বাধা বা ব্যাঘাতের নিবারণও (counteract) করতে পারা যায় না। এটি পয়েন্ট-টু-পয়েন্ট মুভমেন্ট সিস্টেমে কাজ করে। যে সমস্ত মেশিনে মোটরের উপর লোডিং টর্ক খুব কম এবং প্রায় কন্সট্যান্ট (constant), সেই সমস্ত মেশিনে এই ওপেন লুপ সিস্টেম ব্যাবহার করা হয়। এছাড়াও যে সমস্ত মেশিনে প্রায় একই ধরনের কাজ বারংবার করা হয়, সেখানে এই সিস্টেম ব্যাবহার করা হয়। যদিও CNC মেশিনে এই ধরনের সিস্টেমের ব্যাবহার খুবই সীমিত। নিচে ওপেন লুপ সিস্টেমের ছবি দেওয়া হল।

ক্লোজড লুপ সিস্টেম কি? - বেশিরভাগ CNC মেশিনই ক্লোজড লুপ সিস্টেমে কাজ করে। এই পদ্ধতিতে সবসময়ই বিভিন্ন ফিডব্যাক ডিভাইস লাগানো হয়। যখন CNC সিস্টেম কোন মুভমেন্টের এর জন্য প্রয়োজনীয় নির্দেশাবলী পাঠায়, তখন তার ফলাফলও বিভিন্ন ফিডব্যাক ডিভাইসের মধ্য দিয়ে অবিরামভাবে পর্যবেক্ষণ (continuous observation) করে।একটি ক্লোজড লুপ CNC সিস্টেমে সাধারনভাবে দুই ধরনের ফিডব্যাক সিস্টেম ব্যাবহার করা হয়, এগুলি হল পজিশান ফিডব্যাক (position feedback) এবং ভেলোসিটি ফিডব্যাক (Velocity feedback)। নিচে একটি ক্লোজ লুপ CNC সিস্টেমের ছবি দেখানো হয়েছে।

              পজিশন ফিডব্যাক - পজিশন ফিডব্যাক (position feedback) হল একটি ক্লোজড লুপ পদ্ধতি। এই পদ্ধতিতে যখন মেশিনের অ্যাক্সিস মুভ করে তখন নিয়মিত ভাবে অ্যাক্সিস এর প্রকৃত অবস্থান ফিডব্যাক ডিভাইসের সাহায্যে CNC সিস্টেমে এ পাঠানো হতে থাকে এবং CNC সিস্টেম সিদ্ধান্ত নিতে থাকে অ্যাক্সিস এর অবস্থান আরও কতদুর নিয়ে যেতে হবে। যদি অ্যাক্সিস এর মুভমেন্টের প্রকৃত মান প্রয়োজনীয় মান হিসেবে না হয়, তবে CNC সিস্টেম তৎক্ষণাৎ সেটি সঠিক করতে চেষ্টা করে। যদি সেটা সঠিক করা সম্ভব না হয়, CNC সিস্টেম একটি ফল্ট ইন্ডিকেট (fault indicate) করে এবং মেশিনের অ্যাক্সিস এর মুভমেন্ট নিষ্ক্রিয় করার জন্য প্রয়োজনীয় ব্যাবস্থা নিয়ে থাকে। CNC মেশিনে বিভিন্ন ধরনের পজিশন ফিডব্যাক ডিভাইস ব্যাবহৃত হয়, এগুলির মধ্যে এনকোডার, লিনিয়ার স্কেল, রিজল্ভার ইত্যাদি উল্লেখযোগ্য। এনকোডার, লিনিয়ার স্কেল, রিজল্ভার ইত্যাদি সাধারনত ইলেক্ট্রিক্যাল পালস (Pulse) জেনারেট করে, এবং সেগুলি CNC কন্ট্রোলারে পাঠানো হয় এবং CNC কন্ট্রোলার ওই পালস গননা করেই মেশিনের অ্যাক্সিসের পজিশান বুঝতে পারে। আলাদা অধ্যায়ে এনকোডার, লিনিয়ার স্কেল, রিজল্ভার এবং অন্যান্য ফিডব্যাক ডিভাইসগুলি থেকে কিভাবে পজিশন ফিডব্যাক নেওয়া হয়, তার সম্মন্ধে বিস্তারিত আলোচনা করা হয়েছে।

        ভেলোসিটি ফীডব্যাক - কোন CNC সিস্টেমে কন্ট্যুরিং (contouring) বা সঠিক ইন্টারপোলেশান (interpolations) তৈরি করার জন্য অ্যাক্সিসগুলির গতিবেগের সঠিক মান এবং নির্দিষ্ট ত্বরণ বা acceleration এবং মন্দন বা deceleration প্রয়োজন হয়। এই কারনে CNC মেশিনে অ্যাক্সিসগুলির পজিশন ফিডব্যাকের সাথে সাথেই ভেলসিটি ফীডব্যাকেরও অবশ্যই প্রয়োজন হয়। ভেলসিটি ফীডব্যাকের এর জন্য আগেকার CNC মেশিনে ট্যাকো জেনারেটর (Tacho generator) নামক একটি ডিভাইস ব্যাবহার করা হত। এটি সাধারানত মোটর এর শ্যাফট এর সাথেই সংযোগ করা থাকে এবং যখন মোটর ঘুরতে থাকে, তখন এটিও ঘুরতে থাকে। এই ট্যাকো জেনারেটর সাধারনত একটি অ্যানালগ (analog) ভোল্টেজ তৈরি করে, মোটর এর স্পীড কম বেশি অনুসারে এই অ্যানালগ ভোল্টেজের মানও কম বা বেশি হয়, এবং এই অ্যানালগ ভোল্টেজকেই ব্যাবহার করা হয় মোটরের ভেলসিটি ফীডব্যাক হিসাবে। সার্ভো কন্ট্রোল ইউনিট এই অ্যানালগ ভোল্টেজের মান বা ভ্যালু অনুযায়ি মোটর এর স্পীড প্রয়োজনীয় লিমিটে কন্ট্রোল করে নেয়। বর্তমানে ভেলসিটি ফীডব্যাকের জন্য ট্যাকো জেনারেটর ব্যাবহৃত হয় না, তার বদলে অপ্টিক্যাল এনকোডারের (Optical Encoder) এর সাহায্যেই মোটরের পজিশন ফিডব্যাক এবং ভেলসিটি ফীডব্যাক দুটোই নেওয়া হয়ে থাকে, এবং ভেলোসিটি ফিডব্যাকের ক্ষেত্রে এনকোডারের “নাম্বার অফ পালস জেনারেটেড পার সেকেন্ড” থেকে CNC কন্ট্রোলার মেশিনের অ্যাক্সিসের ভেলোসিটি বুঝতে পারে।

CNC মেশিনের বিভিন্ন ফীডব্যাক এলিমেন্টস

অপ্টিক্যাল এনকোডার

যে কোন মেকাট্রনিক্স সিস্টেমে এটি একটি সবথেকে বেশি ব্যাবহৃত রোটারি মেজারিং ডিভাইস। এই ডিভাইসটির সাহায্যে বিভিন্ন এলিমেন্টের অবস্থান, যেমন CNC মেশিনের ক্ষেত্রে অ্যাক্সিসগুলির অবস্থান বা স্পীন্ডলের স্পীডের ফিডব্যাক নেওয়া হয়ে থাকে। এনকোডারকে সাধারনত বিভিন্ন সার্ভো মোটরের ভিতর মোটরের শ্যাফটের সাথেই কাপলিং এর সাহায্যে লাগানো হয়। যদিও এনকোডারকে আলাদাভাবেও কখনো বল-স্ক্রুর সাথে বা কখনো সরাসরি স্পিন্ডলের সাথেও টাইমার বেল্টের সাহায্যে লাগানো হয়ে থাকে। এনকোডারের মধ্যে শ্যাফটের সাথে একটি গ্র্যাজুয়েটেড কাঁচের ডিস্ক ফিক্স করা থাকে, যা কিনা শ্যাফটের ঘুর্ণনের সাথে সাথেই ঘুরতে সক্ষম এবং এনকোডারের শ্যাফটটি প্রি-লোডেড বল বিয়ারিং এর সাহায্যে এনকোডারের বডির ফ্লেঞ্জের সাথে লাগানো থাকে। এনকোডারের শ্যাফটের সাথে লাগানো কাঁচের ডিস্কটি গ্র্যাজুয়েটেড হওয়াতে এর কিছু অংশ স্বচ্ছ বা Transparent এবং কিছু অংশ অস্বচ্ছ বা opeque হয়। কিছু ফোটো-ইলেক্ট্রিক সেল এবং লাইট সোর্স এই গ্র্যাজুয়েটেড গ্লাস ডিস্কের দুইদিকে এমনভাবে বসানো থাকে যাতে ঐ লাইট সোর্স থেকে লাইট গ্র্যাজুয়েটেড গ্লাস ডিস্কের মধ্যে দিয়ে ফোটো-ইলেক্ট্রিক সেলের উপর গিয়ে পড়ে।

সার্ভো মোটরের শ্যাফটের বা বল-স্ক্রুর ঘুর্ণনের সাথে সাথেই এনকোডারের শ্যাফটের সাথে লাগানো গ্লাস ডিস্কও ঘুরতে থাকে এবং গ্লাস ডিস্কের কিছু অংশ যেহেতু স্বচ্ছ এবং কিছু অংশ অস্বচ্ছ, তাই লাইট সোর্স থেকে নির্গত লাইটও গ্লাস ডিস্কের মধ্যে দিয়ে ফোটো-ইলেক্ট্রিক সেলের উপর কখনো পড়ে এবং কখনো পড়ে না। এই ফোটো-ইলেক্ট্রিক সেলের আউটপুট একটি ইলেক্ট্রোনিক সার্কিটের মধ্যে দিয়ে নিয়ে যাওয়া হয়, এবং ঐ ইলেক্ট্রোনিক সার্কিট ফোটো-ইলেক্ট্রিক সেলের sinusoidal সিগন্যাল আউটপুটকে rectangular waveform এ পরিবর্তন করে, এবং ঐ সিগন্যাল পালস সরাসরি সিগন্যাল কেবলের সাহায্যে কন্ট্রোলারে পাঠানো হয়। মেকাট্রনিক্স সিস্টেমে প্রধানত দুই ধরনের এনকোডার ব্যাবহার করা হয়। এগুলি হল ইনক্রিমেন্টাল রোটারি এনকোডার (Incremental rotary encoder) এবং অ্যাবসোলিউট রোটারি এনকোডার (Absolute rotary encoder)। নিচে CNC মেশিনে বহুল ব্যাবহৃত একটি এনকোডারের ছবি দেওয়া হল।

ইনক্রিমেন্টাল রোটারি এনকোডার - ইনক্রিমেন্টাল মেজারমেন্টের অর্থই হল মেজারমেন্ট বাই কাউন্টিং, তাই ইনক্রিমেন্টাল রোটারি এনকোডারের আউটপুট, কন্ট্রোলারের ভিতরের একটি ইলেক্ট্রনিক কাউন্টারে পাঠানো হয়, যেখানে এনকোডারের আউটপুট সিগন্যালের প্রতিটি ইনক্রিমেন্টকে কাউন্টিং করে সম্পুর্ণ পরিমাপ পাওয়া যায়। নিচের ছবিতে একটি ইনক্রিমেন্টাল রোটারি এনকোডার কি ভাবে কাজ করে থাকে তা দেখানো হয়েছে।

 

ইনক্রিমেন্টাল রোটারি এনকোডার এবং অ্যাবসোলিউট রোটারি এনকোডারের মধ্যে মূল পার্থক্যই হল এনকোডারের মধ্যেকার গ্লাস ডিস্কের গঠন। উপরের ছবি অনুযায়ী ইনক্রিমেন্টাল এনকোডারের গ্র্যাজুয়েটেড গ্লাস ডিস্কের মধ্যেকার গ্রেটিংগুলি (gratings) রেডিয়ালি সাধারনত ২০০ ppr (parts per revolution) থেকে ১৮০০০ ppr অবধি হয়ে থাকে। একটি ইনক্রিমেন্টাল রোটারি এনকোডারের আউটপুট কত ppr হবে অর্থাৎ এনকোডারের শ্যাফটটি ৩৬০ ডিগ্রি ঘুরলে আউটপুট সিগন্যালে কতগুলি পালস তৈরি হবে তা এই গ্লাস ডিস্কের গ্রেটিং এর উপরেই নির্ভর করে। এছাড়াও গ্র্যাজুয়েটেড গ্লাস ডিস্কের মধ্যেই কেবলমাত্র একটি জায়গায় রেফারেন্স মার্ক নামে আলাদা একটি গ্রেটিং করা থাকে, যা কিনা মেজারমেন্টের কাউন্টিং এর স্টার্টিং পয়েন্ট হিসাবে ধরা হয়।

অ্যাবসোলিউট রোটারি এনকোডার - অ্যাবসোলিউট রোটারি এনকোডারের বেসিক ওয়ার্কিং প্রিন্সিপাল অনেকটা ইনক্রিমেন্টাল রোটারি এনকোডারের মতই, শুধুমাত্র পার্থক্য এর মধ্যেকার গ্লাস ডিস্কের গঠনে (নিচের ছবিতে দ্রষ্টব্য)। অ্যাবসোলিউট এনকোডারের মধ্যেকার গ্লাস ডিস্কের উপর অনেকগুলি আলাদা আলাদা ট্র্যাক তৈরি করা থাকে এবং ঐ প্রতিটি ট্র্যাকেরই কিছু অংশ স্বচ্ছ বা tranperant ও কিছু অংশ অস্বচ্ছ বা opeque হয়। এখন ঐ প্রতিটি ট্র্যাকের মধ্যেকার স্বচ্ছ ও অস্বচ্ছ অংশ এমনভাবে বিন্যস্ত করা হয়, যাতে ফোটো-ইলেক্ট্রিক সেলগুলি থেকে প্রাপ্ত সম্মিলিত সিগন্যাল, এনকোডারের শ্যাফটের একটি নির্দিষ্ট অবস্থানের জন্য ইউনিক (Unique) হয়। অর্থাৎ এই এনকোডারের শ্যাফটের ৩৬০ ডিগ্রিতে বিভিন্ন অবস্থানের জন্য ফোটো-ইলেক্ট্রিক সেলগুলি থেকে প্রাপ্ত সম্মিলিত সিগন্যালও বিভিন্ন হয়। এনকোডারের শ্যাফটের বিভিন্ন অবস্থান সাধারনত বাইনারি ওয়ার্ড অথবা গ্রে-কোডের সাহায্যে বোঝানো হয়। নিচে একটি অ্যাবসোলিউট রোটারি এনকোডারের গ্লাস ডিস্কের গঠনশৈলী দেখানো হল।

  
  

ম্যাগনেটিক এনকোডার

সাধারন এনকোডারের মধ্যে গ্লাস ডিস্ক থাকার কারনে সেগুলি সব ধরনের মেকাট্রনিক্স সিস্টেমের সাথে ব্যাবহার করা যায় না। যেমন অতিরিক্ত ভাইব্রেশান, উচ্চ তাপ, অতিরিক্ত হিউমিডিটি যুক্ত কোন ডিভাইসের ক্ষেত্রে গ্লাস ডিস্ক যুক্ত এনকোডার ব্যাবহার করা খুবই অসুবি ধাজনক এবং সেক্ষেত্রে ম্যাগনেটিক টাইপ এনকোডার ব্যাবহার ব্যাবহার করা হয়। এই ধরনের এনকোডার সাধারনত ‘Hall Effect’ টেকনোলোজিতে কাজ করে থাকে এবং ফলস্বরূপ যে কোন কঠিন পরিস্থিতিতেও এগুলি থেকে অ্যাকুইরেট ফিডব্যাক পাওয়া যায় এবং এই ধরনের ম্যাগনেটিক এনকোডার, রোটারি এবং লিনিয়ার এই দুই প্রকারেরই হতে পারে। নিচে দুই ধরনের এনকোডারের ছবি দেওয়া হল।

একটি  ম্যাগনেটিক রোটারি এনকোডারের তিনটি তিনটি মুখ্য অংশ থাকে, এগুলি হল ম্যাগনেটিক ডিস্ক, সেন্সর এবং কন্ডিশানিং সার্কিট। এই ধরনের এনকোডারে সাধারনত ডিস্কের পরিধি বা circumference বরাবর অনেকগুলি খুব ছোট ছোট ‘Magnetic Pole’ এর সাহায্যে এমনভাবে ম্যাগনেটাইজড করা হয় যাতে কিনা পাশাপাশি অল্টারনেটভাবে ‘North’ এবং ‘South’ পোল অবস্থিত হয়। যখন ওই ডিস্কটি ঘুরতে থাকে, তখন সেন্সিং হেডের মধ্যে স্থিত সেন্সর ম্যাগনেটিক ফিল্ডের এই পরিবর্তিত সিগন্যালকে ‘সাইন ওয়েভে’ পরিবর্তন করে। এই ধরনের এনকোডারের সেন্সর হিসাবে সাধারনত ‘Hall Effect’ ডিভাইস বা কিছু ক্ষেত্রে ‘Magneto-resistive’ ডিভাইস ব্যাবহার করা হয় এবং সেন্সর থেকে প্রাপ্ত সিগন্যালকে পরবর্তিতে একটি ‘কন্ডিশানিং সার্কিটের’ মধ্যে দিয়ে নিয়ে যাওয়া হয়, যাতে কিনা তা মেকাট্রনিক্স কন্ট্রোলারের বোধগম্য হয়। সেন্সর এবং কন্ডিশানিং সার্কিট সাধারনত সেন্সিং হেডের মধ্যেই একসাথে অবস্থিত থাকে এবং সিগন্যাল কেবিলের সাহায্যে কন্ট্রোলারের সাথে যুক্ত করা হয়। লিনিয়ার ম্যাগনেটিক এনকোডারের মূল কর্মপদ্ধতি রোটারি এনকোডারের মতই, শুধুমাত্র এক্ষেত্রে ম্যাগনেটিক ডিস্কের পরিবর্তে ম্যাগনেটিক ‘Tape’ ব্যাবহার করা হয় (ছবিতে দ্রষ্টব্য) এবং ওই ম্যাগনেটিক টেপের ওপর ‘Magnetic Pole’গুলি অল্টারনেটভাবে ম্যাগনেটাইজড করা হয়।

 

লিনিয়ার স্কেল

লিনিয়ার স্কেলের সাহায্যে মেকাট্রনিক্স সিস্টেমে কোন ডিভাইসের অ্যাকচুয়াল মুভমেন্ট (actual movement) পরিমাপ করা যায়। যেমন উদাহরণস্বরূপ CNC মেশিনের ক্ষেত্রে লিনিয়ার স্কেল সাধারনত মেশিনের স্লাইডের সাথে সাথেই মুভ করে এবং এই কারনেই লিনিয়ার স্কেল থেকে প্রাপ্ত মেশিনের অ্যাক্সিসের পজিশানের পরিমাপ এনকোডার থেকে প্রাপ্ত পজিশানের তুলনায় অনেক সঠিক হয়। যদিও লিনিয়ার স্কেলের দাম এনকোডারের তুলনায় অনেক বেশি হয়। নিচে একটি লিনিয়ার স্কেলের ভিতরের অংশগুলি ছবিতে দেখানো হল।

উপরে দেওয়া ছবি অনুযায়ী একটি লিনিয়ার স্কেলের মূলত দুটি অংশ থাকে, একটি গ্রেটিং করা কাঁচের স্কেল ও অপরটি রিডিং হেড। সাধারনত এই দুটির মধ্যে যে কোন একটিকে (স্কেল অথবা রিডিং হেড) মেশিনের স্লাইডের সাথে ফিক্সড করে রাখা থাকে এবং অপরটিকে মুভ করানো হয়। গ্লাস স্কেলের উপর ‘গ্রেটিং’ করা থাকে অর্থাৎ অনেকটা এনকোডারের গ্লাস স্কেলের মতই অল্টারনেট গ্রেটিংগুলি ট্রান্সপারেন্ট ও ওপেক (Transparent and opaque) হয়। রিডিং হেডের মধ্যেই লাইট সোর্স, একটি কন্ডেন্সর, লেন্স, স্ক্যানিং রেটিকল এবং ফোটো-ইলেক্ট্রিক সেল থাকে (পূর্বের ছবিতে দ্রষ্টব্য)।

যখন রিডিং হেড গ্লাস স্কেলের উপর দিয়ে মুভ করে, তখন স্কেলের উপর গ্রেটিং করা ট্রান্সপারেন্ট ও ওপেক অংশগুলি স্ক্যানিং রেটিকলের ইন্ডেক্স গ্রেটিং এর সাথে অল্টারনেটলি কোইনসাইড করে এবং এর ফলে লাইট সোর্স থেকে লাইট যখন লেন্সের মধ্যে দিয়ে গিয়ে স্ক্যানিং রেটিকল এবং গ্লাস স্কেল হয়ে ফোটো-ইলেক্ট্রিক সেলের উপর পড়ে, তখন সেই লাইটেরও অল্টারনেট ফ্ল্যাকচুয়েশান হয় এবং ফলে ফোটো-ইলেক্ট্রিক সেল সেই ফ্ল্যাকচুয়েশান অনুযায়ী সিগন্যাল জেনারেট করে। এরপর ঐ সিগন্যালকে এনকোডারের মতই একটি ইলেক্ট্রোনিক সার্কিটের মধ্যে দিয়ে নিয়ে যাওয়া হয়, এবং ফোটো-ইলেক্ট্রিক সেলের sinusoidal সিগন্যাল আউটপুটকে rectangular waveform এ পরিবর্তন করা হয় এবং এরপর ঐ সিগন্যালকে কেবলের সাহায্যে কন্ট্রোলারে পাঠানো হয়।

রিজলভার

এটি একটি রোটারি মেজারিং ডিভাইস এবং সাধারনত মোটরের রোটর বা শ্যাফটের সাথেই লাগানো হয়। একটি রিজলভারে প্রধানত দুটি স্টেটর ওয়ান্ডিং এবং একটি রোটর ওয়ান্ডিং থাকে এবং স্টেটর ওয়ান্ডিং দুটিকে রিজলভারের মধ্যে এমনভাবে জড়ানো থাকে যাতে কিনা ঐ ওয়ান্ডিং দুটির মধ্যে ৯০ ডিগ্রি ফেজ শিফট (90°-phase shift) থাকে। আবার রোটর ওয়ান্ডিং এবং স্টেটর ওয়ান্ডিংগুলিকে রিজলভারে মেকানিক্যালি এমনভাবে বসানো হয় যাতে এগুলি একটি ট্রান্সফর্মারের মতন কাজ করে। অর্থাৎ এই ব্যাবস্থায় যদি স্টেটর ওয়ান্ডিং দুটির মধ্যে সাইনুসোইডাল সিগন্যাল (sinusoidal signals) ৯০ ডিগ্রি ফেজ শিফটে পাঠানো হয়, তবে রোটর ওয়ান্ডিংয়ে যে ভোল্টেজ ইন্ডিউসড (induced) হবে, সেটিও সাইনুসোইডাল সিগন্যাল হবে। যখন রিজলভারের শ্যাফটকে ঘোরানো হয়, তখন আউটপুট সিগন্যালও রেফারেন্স সিগন্যাল অনুযায়ী পরিবর্তিত হতে থাকে। এবং এই আউটপুট সিগন্যালের ম্যাগনিচিউড (magnitude) নির্ভর করে কতটা রিজলভারের শ্যাফটকে ঘোরানো হয়েছে তার ওপর। অর্থাৎ রিজলভারের শ্যাফট ঘুরতে থাকলে রোটরের আউটপুট সিগন্যালও 0° থেকে 360° পরিবর্তিত হতে থাকবে। কন্ট্রোলার যেহেতু কেবলমাত্র ডিজিটাল ইনফর্মেশানই বুঝতে পারে, তাই রিজলভারের আউটপুট অ্যানালগ সিগন্যালকে কন্ট্রোলারে পাঠানোর পূর্বে ডিজিটাল সিগন্যালে রূপান্তরিত করা হয়। নিচে একটি রিজলভারের ছবি দেওয়া হল।

                 

ট্যাকো জেনারেটর

ট্যাকো জেনারেটর একটি রোটারি মেজারিং ডিভাইস, যা কিনা ব্যাবহার করা হয় শুধুমাত্র মোটরের ভেলোসিটি ফীডব্যাক নেওয়ার জন্য। ট্যাকো জেনারেটরকে সাধারনত পূর্বেকার মেকাট্রনিক্স সিস্টেমে ব্যাবহার করা হত এবং  বর্তমানে এর ব্যাবহার প্রায় নেই বললেই চলে, কারন বর্তমানে অপ্টিক্যাল এনকোডারের সাহায্যেই মোটরের ভেলোসিটি এবং পজিশান দুটি ফীডব্যাকই নেওয়া হয়। ট্যাকো জেনারেটর সাধারনত একটি সিম্পল পারমানেন্ট ম্যাগনেট DC জেনারেটর এবং এটি সার্ভো মোটরের ভিতর একই শ্যাফটের সাথে লাগানো হয়। মোটরের rpm কম বা বেশীর উপর নির্ভর করে এই জেনারেটরের অ্যানালগ আউটপুট ভোল্টেজও কম বা বেশী হয়ে থাকে। ট্যাকো জেনারেটরের এই অ্যানালগ আউটপুট ভোল্টেজ পরিমাপ করেই কন্ট্রোলার ওই মোটরের rpm  বুঝতে পারে। নিচে একটি ট্যাকো জেনারেটার ও তার ভিতরের অংশ দেখানো হয়েছে। 

লিনিয়ার ইন্ডাক্টোসিন

লিনিয়ার ইন্ডাক্টোসিন হল একটি অ্যানালগ মেজারিং ডিভাইস এবং একে একটি রিজলভার হিসাবেও কল্পনা করা যায়, যাকে কিনা একটি ফ্ল্যাট সারফেসে আনউন্ড (unwound) করা হয়েছে। অর্থাৎ রিজলভারের যেটি রোটর, সেটি লিনিয়ার ইন্ডাক্টোসিনের ক্ষেত্রে স্কেল বলা হয় এবং রিজলভারের যেটি স্টেটর, ইন্ডাক্টোসিনের সেটি হল স্লাইডার। লিনিয়ার ইন্ডাক্টোসিনের স্কেলকে সাধারনত মেশিনের অ্যাক্সিসের বেডের সাথে লাগানো হয়, এবং স্লাইডারকে মেশিনের মুভিং এলিমেন্টের সাথে লাগানো হয়, যা কিনা স্কেলের উপর দিয়ে মুভ করে।

লিনিয়ার ইন্ডাক্টোসিন প্রধানত দুই প্রকারের হয়ে থাকে, মেটাল ইন্ডাক্টোসিন এবং টেপ ইন্ডাক্টোসিন। মেটাল ইন্ডাক্টোসিনের স্লাইডারের মাপ সাধারনত ৪ ইঞ্চি হয় এবং স্কেল অংশটি ১০ ইঞ্চি মাপের ছোট ছোট টুকরো অংশ পরপর একসাথে জুড়ে মেশিনের অ্যাক্সিসের লেংথ অনুযায়ী তৈরি করা হয়। কিন্তু টেপ ইন্ডাক্টোসিনের ক্ষেত্রে স্কেল অংশটির জন্য একটি লম্বা স্টিল টেপ ব্যাবহার করা হয়, এবং ঐ স্টিল টেপের দুই প্রান্তে টেনশান অ্যাডজাস্ট করার সুবিধা থাকে যাতে কিনা টেপটিকে সবসময় স্ট্রেইট রাখা যায়। ইন্ডাক্টোসিনের স্লাইডার এবং স্কেলের মধ্যে সাধারনত ২০০ মাইক্রন গ্যাপ রাখা হয়ে থাকে, যাতে কিনা ইন্ডাক্টোসিনের আউটপুট সিগন্যাল স্ট্রেন্থ সবথেকে বেশী হয়।

রিজলভারের মতই এখানেও স্লাইডারের মধ্যে দুটি ওয়ান্ডিং থাকে, এবং ঐ ওয়ান্ডিং দুটিতে ৯০ ডিগ্রি ফেজ শিফটে সাইনুসোইডাল ভোল্টেজ পাঠানো হয়।এবং এই ভোল্টেজই স্কেলের মধ্যের ওয়ান্ডিংএ ভোল্টেজ ইনডিউসড (induced) করে থাকে। এখন স্লাইডারের মুভমেন্টের সাথে সাথেই স্কেলের ওয়ান্ডিংএ ঐ ইনডিউসড ভোল্টেজেরও তারতম্য ঘটে, যাকে সিগন্যাল হিসাবে গণ্য করা হয়। সাধারনত এই ইনডিউসড ভোল্টেজের মান খুবই কম হয় (মাইক্রো ভোল্ট), তাই ইন্ডাক্টোসিনের সাথেই একটি প্রি-অ্যামপ্লিফায়ারও ব্যাবহার করা হয়, যা এই কম ভোল্টেজকে অ্যামপ্লিফাই করে যাতে ইন্ডাক্টোসিনের আউটপুট সিগন্যাল সরাসরি কন্ট্রোলারে ব্যাবহার করা যায়। নিচে একটি মেটাল লিনিয়ার ইন্ডাক্টোসিনের ছবি দেওয়া হল। 

 রোটারি ইন্ডাক্টোসিন

এটি লিনিয়ার ইন্ডাক্টোসিনের মতই কাজ করে থাকে এবং প্রতিকূল পরিস্থিতিতে (যেখানে গ্লাস ডিস্ক এনকোডার ব্যাবহার করা অসুবিধাজনক) এই ধরনের ফীডব্যাক এলিমেন্টসের ব্যাবহার দেখা যায়। এটি ইনক্রিমেন্টাল ও অ্যাবসোলিউট এই দুই ধরনেরই বিভিন্ন মেকাট্রনিক্স সিস্টেমে ব্যাবহার দেখা যায়। নিচে একটি রোটারি ইন্ডাক্টোসিনের ছবি দেওয়া হল।