Encoder là gì ? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của Encoder

Khái niệm Encoder chắc hẳn đã không còn quá xa lạ gì đối với những người am hiểu về ngành gia công cơ khí phải không nào? Thế nhưng trên thực tế, với những bạn mới tìm hiểu về lĩnh vực này. Thì có lẽ vẫn còn chút xa lạ với khái niệm này. Chính vì thế, trong bài viết ngày hôm nay, chúng ta sẽ cùng đi tìm hiểu chi tiết về Encoder là gì? Cũng như cấu tạo, công dụng và nguyên lý hoạt động của Encoder nhé!

Giới thiệu về Encoder

Giới thiệu về Encoder

Encoder là một bộ phận rất quan trọng trong sơ đồ cấu tạo của máy CNC. Có thể dễ hình dung rằng nó giống như bộ phận công tơ mét ở xe máy hay ô tô, nó sẽ đo đạc và hiển thị các thông số về tốc độ của máy cho người sử dụng biết thông qua hệ thống giám sát của máy tính điều khiển.

Encoder ở các hệ thống điều khiển tự động là bộ phận để đo lường dịch chuyển thẳng hoặc góc, đồng thời chuyển đổi vị trí góc/vị trí thẳng mà nó ghi nhận được thành tín hiệu nhị phân.

Phân loại Encoder

Encoder có nhiều xuất xứ và chủng loại khác nhau, CNC Khắc đá sẽ phân loại chúng theo 2 loại chính như sau:

Encoder tuyệt đối (adsolute encoder): sử dụng đĩa theo mã nhị phân hoặc mã Gray.

Encoder tương đối (encremental encoder): có tín hiệu tăng dần hoặc theo chu kỳ.

Encoder kiểu tuyệt đối

Encoder kiểu tuyệt đối

Encoder kiểu tuyệt đối có kết cấu gồm những phần sau: Bộ phát ánh sáng (LED), đĩa mã hóa (có chứa dải băng mang tín hiệu), một bộ thu ánh sáng nhạy với ánh sáng phát ra (photosensor).

Đĩa mã hóa ở encoder tuyệt đối được chế tạo từ vật liệu trong suốt, người ta chia mặt đĩa thành các góc đều nhau và các đường tròn đồng tâm.

Các đường tròn đồng tâm và bán kính giới hạn các góc hình thành các phân tố diện tích.

Tập hợp các phân tố diện tích cùng giới hạn bởi 2 vòng tròn đồng tâm gọi là dải băng. Số dải băng tùy thuộc vào công nghệ sản xuất (chủng loại sản phẩm), ứng với một dải băng ta có một đèn LED và một bộ thu.

Encoder kiểu tương đối

Encoder kiểu tương đối

Về cơ bản thì Encoder kiểu tương đối đều giống nhau, chỉ khác ở đĩa mã hóa. Ở encoder tương đối thì đĩa mã hóa gồm 1 dải băng tạo xung. Ở dải băng này được chia làm nhiều lỗ bằng nhau và cách đều nhau (có thể chất liệu trong suốt để ánh sáng chiếu qua).

Khi đĩa quay và ánh sáng chiếu được 1 lỗ thì bộ thu (photosensor) nhận được tín hiệu từ đèn LED thì encoder sẽ ghi nhận giá trị lên 1 biến đếm.

– Ngoài ra encoder còn được phân loại theo kiểu giao tiếp,v.v…

Cấu tạo của Encoder

Cấu tạo của Encoder               
Encoder bao gồm:
1 đĩa quay có khoét lỗ gắn vào trục động cơ.
1 đèn Led dùng làm nguồn phát sáng.
1 mắt thu quang điện được sắp xếp thẳng hàng.
Bảng mạch điện giúp khuếch đại tín hiệu.

Nguyên Lý hoạt dộng của Encoder là gì?

 

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 đạt bằng chương trình riêng biệt.

Đối với các tín hiệu có ánh sáng chiếu qua hay không có ánh sáng chiếu qua. Người ta vẫn có thể ghi nhận được đèn Led có chiếu qua lỗ này hay không. Hơn thế nữa, số xung đếm được và tăng lên được tính bằng số lần mà ánh sáng bị cắt.

Ví dụ: trên đĩa có 1 lỗ duy nhất, khi mỗi lần con mắt thu nhận được 1 tín hiệu đèn Led  thì có nghĩa là đĩa đã quay được 1 vòng.

Bởi vậy, đây chính là nguyên lý hoạt động của Encoder cơ bản, còn đối với nhiều chủng loại Encoder khác thì khi đĩa quay có nhiều lỗ hơn khi đó tín hiệu thu nhận sẽ khác hơn.

Xác định chiều quay của động cơ như thế nào?

Xác định chiều quay của động cơ như thế nào?

Thông thường Encoder có 2 tín hiệu xung A và B giúp chúng ta xác định chiều quay của động cơ. Tín hiệu khe Z là tín hiệu chỉ xuất ra khi động cơ quay được một vòng.

Để xác định chiều quay của động cơ. Các bạn xem hình 3 phía trên bên trái (hình hơi bé các bạn thông cảm). Khi đèn LED phát tín hiệu. Hai pha A và B có nhiệm vụ thu tín hiệu. A và B sẽ tạo ra các xung vuông bật tắt theo trình tự. Sự chênh lệch tần số xung giữa A và B ta có thể phân biệt được chiều quay của động cơ. Xem hình bên phải pha A có chu kỳ trước pha B. Ta quy ước đó là chiều thuận và ngược lại.

Encoder thường có 6 dây hoặc 4 dây tùy loại. Các dây bao gồm : 2 dây nguồn, 2 dây pha A và B, 1 dây pha Z. Dựa vào 2 dây A và B ta xác định được số vòng quay, vận tốc, chiều quay của động cơ. Để lập trình xử lý tín hiệu encoder, bạn có thể nối 2 dây tín hiệu A và B vào 2 chân timer hoặc ngắt ngoài của vi điều khiển, thiết lập vi điều khiển ở chế độ counter, vi điều khiển sẽ đếm xung từ vi điều khiển.

Vị trí lắp đặt Encoder như thế nào?

Vị trí lắp đặt Encoder như thế nào?

Encoder thường được lắp đặt 3 vị trí cơ bản :

  • Lắp phía sau động cơ Servo
  • Gắn trên trục động cơ Linear, ứng dụng cho các chuyển động tịnh tiến
  • Gắn trên băng tải : xác định tốc độ của băng tải,…

Thông số cần quan tâm khi chọn Encoder

Tìm các thông số bên dưới ở đâu? hãy search đúng mã hàng encoder trên google để tìm catalog. hoặc đọc trên thân sản phẩm.

Các thông số giúp bạn chọn được Encoder:

– Đường kính trục, dạng trục: Encoder có dạng trục dương hoặc âm. đường kính trục từ 5~50mm. Thường đường kính lớn hơn 6mm sẽ là loại trục âm (trục lõm)

Thông số cần quan tâm khi chọn Encoder

– Độ phân giải: hay còn gọi là số xung – tương ứng số tín hiệu encoder đếm được khi quay 1 vòng. Encoder có số xung càng cao thì giá càng cao. Thang máy thường dùng xung 1024p/r, chế tạo máy vào khoảng 360p/r, 1000p/r. Ngoài ra còn có các xung lên đến 6000p/r hoặc 6pr.

– Điện áp: Encoder thường xuyên bị cháy do khi lắp đặt không chú ý nguồn cấp. Nếu encoder có dãy điện áp:5~24V thì rất dễ. Tuy nhiên với một số encoder trục lớn: 30-40mm, encoder theo máy sẽ thường gặp điện áp xác định: 5V, 12V hoặc 15V. Do đó phải đọc kỹ lại trước khi lắp. Vì encoder cháy rồi thì bắt buộc thay thế cả con, rất tốn tiền.

– Ngõ ra: AB, ABZ, AB đảo, ABZ đảo. Bạn dễ dàng xác định tín hiệu ngõ ra bằng cách xem số dây được kí hiệu trên tem

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

Dạng ngõ ra

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

– Phụ kiện: đi kèm encoder trục dương là Coubling, encoder trục âm là Pass. Coubling giúp nối encoder trục dương với motor trục dương, Pass giúp gắn encoder vào máy. Một encoder trcuj âm có 1-2 pass tùy loại.

Ứng dụng Encoder ở đâu?

Bộ mã hóa Encoder trở thành một nguồn quan trọng cho nhiều ứng dụng. Dù là liên quan đến tốc độ, hướng hay khoản cách, khả năng của Encoder cho phép người sử dụng thông tin này để kiểm soát chính xác.

Ứng dụng về biểu thị tốc độ

Ứng dụng về biểu thị tốc độ

Khi một máy bơm được kết nối với biến tần để bơm chất lỏng vào bồn chứa. Khi đó chất lỏng chảy vào bồn phải có tốc độ nhất định. Encoder được kết nối với biến tần sẽ phản hồi tốc độ thực tế dòng chảy của chất lỏng.

Ứng dụng về đo lường

Ứng dụng về đo lường

Khi chúng ta cần cắt các cuộn nhôm dài hàng trăm, hàng nghìn mét thành từng tấm có kích thước nhất định thông qua máy cắt. Encoder khi đó sẽ được lắp vào băng tải, đọc nguyên liệu mỗi khi đi qua Encoder và tính độ dài của tấm nhôm từ khi cho vào đến vị trí cắt. Có thể điều chỉnh dao cắt theo độ dài được yêu cầu thông qua các thông số về kích thước tấm nhôm.

Ứng dụng về đếm số lượng

Việc lắp đặt bộ mã hóa Encoder vào chương trình của các 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.

Ứng dụng của Encoder trong ngành cơ khí

Nói về cấu tạo của máy CNC thì Encoder 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, thông qua mà 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.

Ứng dụng trong các ngành công nghiệp

Ứng dụng 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.

Trên đây là những thông tin về Encoder do thegioidienco.vn đã tổng hợp và chia sẻ đến các bạn. Hy vọng rằng với những chia sẻ trên đây bạn sẽ có thêm những kiến thức bổ ích liên quan đến Encoder bạn nhé!

Click to rate this post!
[Total: 1 Average: 5]

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

Website này sử dụng Akismet để hạn chế spam. Tìm hiểu bình luận của bạn được duyệt như thế nào.

Hotline: 0938.441.404
Chat Facebook
Gọi điện ngay