ROTARY ENCODER LÀ GÌ? TỔNG QUAN

Xem thêm Kỹ thuật điện công nghiệp

Bộ mã hóa vòng quay hay Rotary encoder là thành phần quan trọng của động cơ, giúp đọc tốc độ và vị trí của động cơ nhờ vào các xung có tần số thay đổi phụ thuộc vào tốc độ của động cơ.

[external_link_head]

Encoder là một cảm biến vị trí đưa ra thông tin về góc quay, tốc độ… của một trục xoay nào đó kết nối với nó

1. CẤU TẠO ENCODER

Gồm 1 đĩa quang có đục lỗ, 1 nguồn LED làm nguồn phát sáng, 1 mắt thu quang học, 1 board mạch khuếch đại.

Cấu tạo cơ bản của một encoder

2. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CƠ BẢN

Đĩa tròn xoay quay quanh trục, trên đĩa có các lỗ (rãnh). Người ta dùng một đèn led để chiếu lên mặt đĩa. Khi đĩa quay, chỗ không có lỗ (rãnh), đèn led không chiếu xuyên qua được, chỗ có lỗ (rãnh), đèn led sẽ chiếu xuyên qua. Khi đó, phía mặt bên kia của đĩa, người ta đặt một con mắt thu. Với các tín hiệu có, hoặc không có ánh sáng chiếu qua, người ta ghi nhận được đèn led có chiếu qua lỗ hay không.

Khi trục quay, giả sử trên đĩa chỉ có một lỗ duy nhất, cứ mỗi lần con mắt thu nhận được tín hiệu đèn led, thì có nghĩa là đĩa đã quay được một vòng.

Video demo cấu tạo, nguyên lí hoạt động cơ bản giúp bạn dễ dàng hiểu encoder là gì

3. CÁC LOẠI ENCODER

Cơ bản có 2 loại: Tương đối – Incremental và Tuyệt đối – Absolute. Hai loại sẽ có 2 bộ mã hóa và đĩa quang khác nhau.

3.1 Hai loại đĩa quang:

Bộ mã hóa tương đối có thể đo tốc độ và hướng quay nhưng chỉ có thể đo chuyển động của trục so với vị trí cuối cùng, bằng cách đếm số lượng xung.

Incremental encoder dish

Bộ mã hóa tuyệt đối có thể đo vị trí tại bất kỳ điểm nào trong một vòng quay đầy đủ, bất kể vị trí trước đó.

[external_link offset=1]

Absolute encoder dish

 

3.2 Encoder tương đối (Incremental encoder):

Để nhận biết ta dựa vào đĩa quang(disk) của nó, loại tương đối sẽ có 2 vòng quay tương ứng 2 kênh A và B, và 1 lỗ định vị (kênh Z).

Có ưu điểm là giá thành rẻ, tín hiệu trả về dễ dàng. Các bộ mã hóa tương đối có giá thấp hơn, tuy nhiên, chúng sẽ không biết vị trí tuyệt đối của chúng khi có sự cố mất điện

Bộ mã hóa tương đối có 2 dải được in lỗ trong suốt cách đều nhau trên đĩa. Chúng được gọi là Kênh A và B. Hai dải được in lệch pha nhau 90 độ.

Phương pháp này cho phép người dùng xác định hướng quay và được gọi là phương pháp vuông góc.

Ngoài ra còn có một dải tùy chọn được gọi là kênh Z ở đầu ra, dải này chỉ in một rảnh cho 1 vòng quay và được sử dụng để làm tham chiếu vị trí, để đếm số vòng quay được.

3.3 Encoder tuyệt đối (Absolute encoder):

Còn loại tuyệt đối thì số vòng quay sẽ nhiều thường là 8 vòng, 16 vòng, 19 vòng,… tương ứng với 8bit, 16bit, 19bit.

Bộ mã hóa trên encoder tuyệt đối có 3 loại: Digital (BCD), Binary (nhị phân), Gray code.

Bộ mã hóa tuyệt đối cũng có nhiều dải, mỗi dải đại diện cho một bit của vị trí đọc. Có nhiều dải hơn so với bộ mã hóa tương đối và các rảnh này được sắp xếp theo mã nhị phân.

Encoder tuyệt đối có ưu điểm sẽ lưu lại vị trí khi có điện trở lại sau khi mất điện, mỗi vị trí được lưu sẽ có dãy tín hiệu riêng

Ví dụ: Đĩa Encoder có ngõ ra dạng 8 bit, độ phân giải 2500. Thì 1 vòng quay của encoder sẽ cho ra  2500 xung

Dãy nhị phân 8bit:

updating    updating     updating ….

updating    updating     updating …

 Với ưu điểm trên thì loại tuyệt đối thường được sử dụng trong máy CNC, servo motor,…

4. ỨNG DỤNG

Ngày nay Encoder trở thành 1 phần quan trọng không thể thiếu trong các ngành nghề, được sử dụng rộng rãi nhờ mức độ phổ biến, đáp ứng nhanh,…

Đo chiều dài

Khi chúng ta muốn cắt 1 cuộn nhôm dài 1000 mét thành từng tấm có kích thước cố định thì encoder sẽ lắp vào trục của động cơ, mỗi lần động cơ quay thì encoder sẽ mã hóa và đưa tín hiệu về bộ điều khiển PLC để tính toán độ dài và vị trí cắt tấm nhôm.

Ngoài ra, ta có thể điều chỉnh dao cắt theo từng độ dài được yêu cầu bằng cách tùy chỉnh thông số trên PLC.

Một ứng dụng đo chiều dài khác – encoder đo chiều dài cáp thép trong máy cắt

Đếm số lượng

Việc lắp Encoder vào động cơ băng chuyền sản phẩm. Nó sẽ giúp chúng ta xác nhận mỗi chai sản phẩm vào và trạm trên băng chuyền. Nếu các chai không ra khỏi trạm trong khoảng thời gian đã được lập trình và không đúng như giá trị mà Encoder đã đếm. Cũng có nghĩa là máy móc đã bị hư hỏng.

[external_link offset=2]

Encoder cho thang máy

Để có thể dừng tầng chính xác và di chuyển với tốc ổn định thì người thường sử dụng Encoder để làm bộ mã hóa chuyển động của trục quay động cơ về card biến tần. Từ đó, thang máy sẽ di chuyển từ tầng này sang tầng khác với tốc độ ổn định, nhanh chóng đáp ứng được yêu cầu của khách hàng.

Encoder thang máy thường có xung 1024 hoặc 2048, trục 8 dương, 9,25 dương hoặc 30 âm

Trong ngành cơ khí chế tạo máy CNC

Trong máy CNC thì Encoder, tay quay phát xung được trang bị như một thiết bị giúp đo lường và xác định được vị trí chính xác nhất của các trục máy cũng như vị trí mà dao cắt. Do đó khi sử dụng máy CNC để gia công sẽ đạt được sự chính xác nhất. Hơn thế nữa, bộ mã hóa Encoder ghi nhận sẽ báo về hệ thống điều khiển của PLC. Từ đó, người sử dụng có thể điều chỉnh được vị trí cắt dao nhằm hạn chế sai sót.

Hình dạng encoder máy CNC khác biệt với các loại thường thấy

Trong các ngành công nghiệp

+ Ô tô

Trong ngành công nghiệp ô tô thì Encoder được sử dụng làm cảm biến chuyển động cơ học, có thể được áp dụng để kiểm soát tốc độ.

+ Điện tử tiêu dùng và thiết bị văn phòng:

Bộ mã hóa Encoder được sử dụng như thiết bị dựa trên PC, máy in và máy quét.

+ Công nghiệp:

Encoder được sử dụng trong máy dán nhãn, đóng gói và chế tạo máy với bộ điều khiển động cơ đơn và đa trục.

+ Y tế:

Bộ mã hóa Encoder được sử dụng trong máy quét y tế, điều khiển chuyển động bằng kính hiển vi hoặc nano của các thiết bị tự động và bơm phân phối.

+ Quân đội:

Encoder được sử dụng trong ứng dụng ăng ten định vị.

+ Dụng cụ khoa học:

Thiết bị khoa học thực hiện các bộ mã hóa Encoder trong việc định vị kính viễn vọng quan sát.

Hy vọng qua bài viết, bạn đã nắm được encoder là gì, các kiến thức cơ bản về encoder. Ngoài ra, bạn còn thắc mắc hay phản biên gì về thiết bị này? Hãy cmt cho chúng mình biết nhé. [external_footer]