Encoder là gì? Những điều cần biết về Encoder

ENCODER là gì?

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

Cấu tạo của Encoder

Encoder cấu tạo chính 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 động của Encoder

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.

Số xung Encoder được quy ước là số lần ánh sáng chiếu qua khe. Ví dụ trên đĩa chỉ có 100 khe thì cứ 1 vòng quay, encoder đếm được 100 tín hiệu. Đây là nguyên lý hoạt động của loại Encoder cơ bản, còn đối với với nhiều chủng loại khác thì đương nhiên đĩa quay sẽ có nhiều lỗ hơn và tín hiệu thu nhận cũng sẽ khác hơn.

Cảm biến thu ánh sáng sẽ bật tắt liên tục, từ đó:

• Tạo ra các tín hiệu dạng xung vuông.
• Tín hiệu dạng xung sẽ được truyền về bộ xử lý trung tâm để  đo đạc, xác định vị trí/ tốc độ của động cơ.

Có các loại encoder nào ?

Encoder gồm 2 loại chính: Encoder tuyệt đối và Encoder tương đối.

Encoder tuyệt đối:

– Encoder tuyệt đối (adsolute encoder): Đã gọi là tuyệt đối thì tức là tín hiệu ta nhận được từ Encoder cho biết chính xác vị trí của Encoder mà người sử dụng không phải xử lý thêm gì cả.

+ Sử dụng đĩa theo mã nhị phân hoặc mã Gray.

+ Có kết cấu gồm: bộ phát ánh sáng (LED), đĩa mã hóa (có chứa dãi băng mang tín hiệu), một bộ thu ánh sáng nhạy với ánh sáng phát ra.

+ Đĩa mã hóa ở Encoder 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.

+ Ưu điểm: giữ được giá trị tuyệt đối khi Encoder mất nguồn.

+ Nhược điểm: giá thành cao vì chế tạo phức tạp, đọc tín hiệu khó.

Encoder tương đối:

– Encoder tương đối (incremental encoder): phát ra tín hiệu tăng dần hoặc theo chu kỳ

+ Đĩa mã hóa bao gồm một dải băng tạo xung, thường được chia thành nhiều lỗ bằng nhau và được cách đều nhau.

+ Chất liệu có thể là trong suốt để giúp ánh sáng chiếu qua.

+ Là Encoder chỉ có 1,2 hoặc tối đa 3 vòng lỗ, và thường có thêm một lỗ định vị.

+ 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.

Ứng dụng Encoder ở đâu?

• 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

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

+ 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.