ENCODER TỪ A-Z : CẤU TẠO, NGUYÊN LÍ VÀ PHÂN LOẠI ENCODER

1. Encoder là gì?

Encoder, còn được gọi là bộ mã hóa quay hoặc bộ mã hóa trục, là một thiết bị cơ điện dùng để chuyển đổi vị trí góc hoặc chuyển động của trục thành tín hiệu đầu ra analog hoặc kỹ thuật số. Mục đích chính của encoder là phát hiện vị trí, hướng di chuyển và tốc độ của động cơ bằng cách đếm số vòng quay của trục.

Trong máy CNC, encoder được sử dụng để gia công cơ khí chính xác hoàn toàn tự động. Nó giúp điều khiển và xác định các góc quay của dao hoặc bàn gá, và hiển thị trên máy tính dưới dạng đường thẳng hoặc góc quay.

Encoder cũng được sử dụng trong robot tự động để xác định tọa độ của cánh tay robot. Ngoài ra, bạn còn có thể gặp encoder trong thang máy, máy cán tôn, máy cắt thép, máy dán tem sản phẩm và băng tải băng chuyền.

2. Cấu tạo encoder

Encoder bao gồm các thành phần chính sau:

• Đĩa quang tròn có các rãnh nhỏ quay quanh trục: Đĩa này có các lỗ (rãnh) được đục trên mặt và khi quay và chiếu đèn LED lên trên đĩa, sẽ xảy ra hiện tượng ngắt quãng. Các rãnh trên đĩa chia vòng tròn 360 độ thành các góc bằng nhau. Một đĩa có thể có nhiều dãy rãnh từ tâm tròn.

• Bộ cảm biến thu (photosensor)

• Nguồn sáng (light source)

3. Nguyên lý hoạt động

Khi đĩa quay quanh trục, trên đĩa có các rãnh để ánh sáng LED chiếu qua. Khi có rãnh, ánh sáng xuyên qua được; khi không có rãnh, ánh sáng không xuyên qua. Từ các tín hiệu có hoặc không có ánh sáng, ta có thể ghi nhận được liệu đèn LED có chiếu qua hay không.

Số xung của encoder được quy ước bằng số lần ánh sáng chiếu qua khe trên đĩa. Ví dụ, nếu đĩa chỉ có 100 khe, mỗi vòng quay encoder sẽ cho ra 100 tín hiệu. Đây là nguyên lý hoạt động của loại encoder cơ bản. Còn đối với các chủng loại khác, đĩa quay sẽ có nhiều lỗ hơn và tín hiệu thu nhận cũng sẽ khác nhau.

Cảm biến thu ánh sáng sẽ bật tắt liên tục để:

• Tạo ra các tín hiệu dạng xung vuông.

• Truyền các tín hiệu xung về bộ xử lý trung tâm để đo đạc và xác định vị trí/tốc độ của động cơ.

4. Phân biệt encoder tương đối và encoder tuyệt đối

ĐĨA 8 BIT – 8 VÒNG

ĐĨA 2 BIT – 2 VÒNG

Incremental encoder (Tương đối)

Incremental encoder tương ứng với đĩa 2 bit, tạo ra ngõ ra dạng xung vuông pha AB, hoặc ABZ hoặc ABZA|B|Z| (đọc là A đảo, B đảo, Z đảo). Loại encoder này chỉ có 2 tín hiệu xung A và B là phổ biến nhất. Tín hiệu khe Z được sử dụng để xác định động cơ đã quay một vòng.

Số dây của encoder tương ứng với số xung: có thể là 6 hoặc 4 dây tuỳ từng loại. Các dây bao gồm: 2 dây nguồn, 2 dây pha A và B, và 1 dây pha Z…

Ví dụ: Encoder loại A,B,Z độ phân giải 1024.

Absolute encoder (Tuyệt đối)

Absolute encoder tương ứng với đĩa quay 8 bit hoặc 8 dãy rãnh, tạo ra ngõ ra dạng mã kỹ thuật số (BCD), nhị phân, hoặc mã Gray.

Ví dụ: Encoder có ngõ ra dạng bit, độ phân giải 2500. Mỗi vòng quay của encoder sẽ cho ra 2500 dãy nhị phân 8 bit:

00001011 00100010 10010011 …

11110001 10010010 01011101 …

Encoder tuyệt đối có thể ghi nhớ vị trí khi mất nguồn do mỗi vị trí có mã tín hiệu riêng.

6. Thông số cần quan tâm khi chọn encoder

Các thông số sau đây giúp bạn chọn được encoder phù hợp:

– Đường kính trục, dạng trục:

Encoder có dạng trục dương hoặc âm. Đường kính trục thường từ 5 đến 50mm. Đường kính lớn hơn 6mm thì thường là loại trục âm (trục lõm).

– Độ phân giải:

Độ phân giải, hay còn gọi là số xung, tương ứng với số tín hiệu encoder đếm được khi quay một vòng. Encoder có số xung càng cao, giá càng cao. Thang máy thường sử dụng xung 1024p/r, trong chế tạo máy thì thường dùng xung 360p/r hoặc 1000p/r. Có cả các xung lên đến 6000p/r hoặc 6pr.

– Điện áp:

Encoder thường bị cháy do không chú ý đến nguồn cấp. Nếu encoder có dãy điện áp từ 5-24V thì rất dễ sử dụng. Tuy nhiên, một số encoder trục lớn có nguồn cấp xác định là 5V, 12V hoặc 15V. Do đó, hãy đọc kỹ thông tin trước khi lắp đặt. Việc encoder bị cháy sẽ buộc bạn phải thay thế toàn bộ, rất tốn tiền.

– Ngõ ra:

Có các dạng ngõ ra khác nhau, ví dụ như AB, ABZ, AB đảo, ABZ đảo. Bạn có thể xác định tín hiệu ngõ ra bằng cách xem số dây được kí hiệu trên tem.

– Dạng ngõ ra:

Có nhiều dạng ngõ ra, bao gồm: Open Collector, Voltage Output, Complemental, Totem Pole, Line Driver. Dạng ngõ ra quy định nguồn cấp và đầu đọc thông tin…

– Dây cáp:

Dây cáp càng dài càng dễ bị nhiễu. Độ dài cáp tiêu chuẩn từ 1-3m. Đôi khi lên đến 10m tùy vào nhu cầu sử dụng.

– Phụ kiện:

Khi mua encoder trục dương, đi kèm sẽ có Coupling, encoder trục âm đi kèm sẽ có Pass. Coupling giúp nối encoder trục dương với motor trục dương, Pass giúp gắn encoder vào máy. Một encoder trục âm thường đi kèm 1-2 pass tuỳ loại.

Dnulib.edu.vn đã chỉnh sửa bài viết này. Để biết thêm thông tin, vui lòng truy cập Dnulib.