Cấu tạo chi tiết của Encoder và nguyên lý hoạt động

Encoder đóng một vai trò quan trọng trong việc đo lường và kiểm soát chuyển động của các thiết bị cơ khí. Tuy nhiên, để hiểu rõ hơn, ta cần đi sâu vào cấu tạo chi tiết và nguyên lý hoạt động của thiết bị này. 

Bài viết dưới đây sẽ khám phá các thành phần cấu tạo cũng như cách mà những thành phần này phối hợp với nhau để Encoder tạo ra các tín hiệu đầu ra chính xác.

Thông qua đó giúp người dùng nắm bắt và điều khiển chuyển động của máy móc một cách hiệu quả nhất.

1. Thông tin chung về Encoder 

Encoder (Rotary Encoder) là một bộ cảm biến chuyển động cơ học tạo ra tín hiệu analog hoặc tín hiệu kỹ thuật số đáp ứng với chuyển động. 

Đây là một bộ phận không thể thay thế trong hệ thống sơ đồ cấu tạo của một máy CNC. 

Loại thiết bị cơ điện này có khả năng biến đổi chuyển động (chuyển động tịnh tiến, chuyển động quay của trục, ...) thành tín hiệu đầu ra số hoặc xung.

1.1. Cấu tạo của Encoder 

Cấu tạo của thiết bị này thường bao gồm các thành phần chính sau:

• Trục quay: Đây là bộ phận cơ học gắn với hệ thống quay hoặc di chuyển, thường là một động cơ hoặc một bộ phận máy móc cần đo đạc.
• Nguồn phát sáng (lightsource): Bộ phát ánh sáng thường là đèn LED được dùng để tạo ra sự thay đổi ánh sáng khi đĩa mã hóa quay.
• Đĩa mã hóa (code disk): Là đĩa có rãnh nhỏ quay quanh trục, khi đĩa này quay và chiếu đèn LED lên trên mặt đĩa thì sẽ có sự ngắt quãng xảy ra. Các rãnh trên đĩa chia vòng tròn 360o thành các góc bằng nhau. Một đĩa có thể có nhiều dãy rãnh tính từ tâm tròn.
• Bộ cảm biến ánh sáng thu tín hiệu (photosensor): Bộ phận này là một con mắt thu quang điện để nhận tín hiệu từ đĩa quay
• Bo mạch điện tử (electronic board): Bộ phận này đóng vai trò giúp khuếch đại tín hiệu

Tùy vào ứng dụng và mục đích sử dụng mà có thể có các đặc điểm cấu tạo khác nhau, nhưng các bộ phận chính thì vẫn sẽ như trên.

1.2. Nguyên lý hoạt động Encoder 

Nguyên lý hoạt động của bộ mã hóa khá đơn giản theo nguyên lý đĩa quay quanh trục. 

• Khi Encoder chuyển động bộ chuyển đổi sẽ xử lý các chuyển động và chuyển thành các tín hiệu điện. 
• Các tín hiệu này sẽ được truyền đến các thiết bị điều khiển PLC và được xử lý để biểu thị các giá trị cần đo đạc bằng chương trình riêng biệt. 
• Với các tín hiệu có ánh sáng chiếu qua hay không chiếu qua thì đều có thể ghi nhận đèn led chiếu qua lỗ.
• Bên cạnh đó thì số xung đếm được có thể tăng lên và tính bằng số lần ánh sáng bị cắt.

Về cơ bản, nguyên lý hoạt động sẽ như trên nhưng đôi khi với một vài loại khác thì đĩa quay có nhiều lỗ hơn và tín hiệu nhận sẽ khác.

Bộ khởi động từ là gì? Tìm hiểu về bộ khởi động từ

2. Phân loại Encoder phổ biến hiện nay

Các bộ mã hóa thường được phân loại theo đầu ra nên Encoder cũng phân thành hai loại cơ bản là Encoder tuyệt đối và Encoder tương đối.

2.1. Encoder tuyệt đối

Encoder tuyệt đối (absolute encoder) có thể ghi nhớ vị trí khi bị mất nguồn do mỗi vị trí sẽ có một mã tín hiệu riêng.

• Encoder tuyệt đối tương ứng với đĩa quay 8 bit hay 8 dãy rãnh, cho ngõ ra dạng mã kỹ thuật số(BCD), Binary (nhị phân), Gray code.
• Đĩa mã hóa ở loại thiết bị này được chế tạo từ vật liệu trong suốt, người ta đã chia mặt đĩa thành các góc đều nhau cùng các đường tròn đồng tâm.

Với thiết bị này thì tín hiệu ta nhận được cho biết chính xác vị trí mà người sử dụng không phải xử lý thêm gì cả.

• Ưu điểm: Giữ được giá trị tuyệt đối khi mất nguồn.
• Nhược điểm: Giá thành cao vì chế tạo phức tạp, đọc tín hiệu khó.

2.2. Encoder tương đối

Encoder tương đối (incremental encoder) sẽ phát ra tín hiệu tăng dần hoặc theo chu kỳ, có các đặc điểm như sau:

• Encoder tương đối tương ứng với đĩa 2 bit cho đầu ra xung sóng vuông pha AB, ABZ, ABZA|B|Z| (phát âm là A đảo, B đảo, Z đảo). 
• Đĩa mã hóa bao gồm một dãy băng tạo xung, thường được chia thành nhiều lỗ bằng nhau và được cách đều nhau.

Phổ biến nhất là loại bộ mã hóa với hai tín hiệu xung A và B và từ số xung, có số dây tương ứng: 6 hoặc 4 dây tùy loại. 

• Ưu điểm: Giá thành rẻ, chế tạo đơn giản, xử lý tín hiệu trả về dễ dàng.
• Nhược điểm: Dễ bị sai lệch về xung khi trả về. Sẽ tích lũy sai số khi hoạt động lâu dài.

3. Ứng dụng Encoder trong đời sống 

Encoder là thiết bị không thể thiếu trong nhiều ứng dụng ở nhiều lĩnh vực khác nhau nhờ giúp người dùng có những thông tin chính xác. 

Dưới đây là một số ứng dụng phổ biến của thiết bị này:

• Hệ thống điều khiển tự động: Thường được sử dụng trong các hệ thống điều khiển tự động như robot công nghiệp và máy CNC để theo dõi vị trí và tốc độ của động cơ.
• Ngành công nghiệp ô tô: Được dùng trong việc sản xuất cảm biến chuyển động cơ học, cung cấp thông tin cần thiết cho hệ thống điều khiển để đảm bảo an toàn và chính xác trong việc điều hướng.
• Hệ thống điều hòa không khí và thông gió: Được sử dụng để điều chỉnh tốc độ quạt và vị trí của van trong hệ thống HVAC (Heating, Ventilation, and Air Conditioning).
• Điện tử tiêu dùng và văn phòng phẩm: Bộ mã hoá được coi như một thiết bị dựa trên PC, máy in hay máy quét.
• Công nghiệp sản xuất: Được ứng dụng trong công việc dán nhãn, đóng gói và chế tạo máy với bộ điều khiển động cơ đơn và đa trục.
• Ngành y tế: Được sử dụng trong các thiết bị y tế như máy siêu âm và máy quét CT, giúp định vị chính xác và theo dõi chuyển động của các bộ phận trong quá trình kiểm tra sức khỏe.
• Quân đội: Được ứng dụng trong thiết kế anten định vị
• Dụng cụ khoa học: Định vị kính viễn vọng quan sát.

• Thiết bị giải trí: Trong các thiết bị giải trí như máy chơi game và máy chiếu, encoder giúp theo dõi chuyển động của các tay cầm hoặc thiết bị điều khiển, cải thiện trải nghiệm người dùng.

Với khả năng chuyển đổi chuyển động cơ học thành tín hiệu điện, Encoder đóng vai trò rất quan trọng trong các ứng dụng công nghệ và sản xuất, giúp các hệ thống tự động hóa hoạt động chính xác và hiệu quả.

0.0           0 đánh giá

0% | 0

0% | 0

0% | 0

0% | 0

0% | 0

Cám ơn bạn đã gửi đánh giá cho chúng tôi! Đánh giá của bạn sẻ giúp chúng tôi cải thiện chất lượng dịch vụ hơn nữa.

5 4 3 2 1

Gửi ảnh thực tế

Chỉ chấp nhận JPEG, JPG, PNG. Dung lượng không quá 2Mb mỗi hình

Gửi