CÔNG TY TNHH TM & DỊCH VỤ THIẾT BỊ CÔNG NGHIỆP SÀI GÒN

Encoder là gì? Tìm hiểu về nguyên lý hoạt động của Encoder

Giới thiệu về Encoder là gì? 

Encoder là một bộ phận có vai trò quan trọng trong sơ đồ cấu tạo của máy CNC. Nó được ví như bộ phận công tơ mét ở xe máy hay xe ô tô. Nó có nhiệm vụ sẽ đo đạc và hiển thị các thông số về tốc độ của máy cho người sử dụng từ đó biết được thông qua hệ thống giám sát của máy tính điều khiển.

Encoder ở các hệ thống điều khiển tự động là một bộ phận dùng để đo lường dịch chuyển thẳng hoặc góc. Bên cạnh đó chuyển đổi vị trí góc hoặc vị trí thẳng mà nó ghi nhận được thành tín hiệu nhị phân.

Phân loại Encoder

Encoder có rất nhiều xuất xứ và chủng loại khác nhau. Tuy nhiên CNC khắc đá sẽ phân loại chúng theo 2 loại chính:

• Encoder tuyệt đối (adsolute encoder): Nó sử dụng đĩa theo mã nhị phân hoặc mã Gray.
• Encoder tương đối (encremental encoder): Nó có tín hiệu tăng dần hoặc theo chu kỳ.

Encoder kiểu tuyệt đối

Encoder kiểu tuyệt đối có kết cấu bao gồm:

• Bộ phát ánh sáng (LED).
• Đĩa mã hóa (có chứa dải băng mang trong đó là tín hiệu).
• 1 bộ thu ánh sáng nhạy với ánh sáng phát ra (photosensor).

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

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

Dải băng là tập hợp các phân tố diện tích cùng giới hạn bởi 2 vòng tròn đồng tâm. Số dải băng sẽ tùy thuộc vào công nghệ sản xuất. Tương ứng với một dải băng ta sẽ có một đèn LED và một bộ thu.

Encoder kiểu tương đối

Về cơ bản thì Encoder kiểu tương đối và tuyệt đối đều giống nhau. Chúng chỉ khác nhau ở đĩa mã hóa. Ở encoder kiểu tương đối, đĩa mã hóa gồm 1 dải băng tạo xung. Ở dải băng này sẽ được chia làm nhiều các lỗ bằng nhau và cách đều nhau.

Cấu tạo của Encoder

Cấu tạo cua Encoder bao gồm:

• 1 đĩa quay có khoét lỗ được gắn vào trục động cơ.
• 1 đèn Led được dùng làm nguồn phát sáng.
• 1 mắt thu quang điện được sắp xếp thẳng hàng với nhau.
• Bảng mạch điện có chức năng giúp khuếch đại tín hiệu.

Nguyên lý hoạt động của Encoder là gì?

Khi Encoder chuyển động thì bộ chuyển đổi sẽ xử lý các chuyển động đó và chuyển thành các tín hiệu điện. Các tín hiệu này sẽ từ đó được truyền đến các thiết bị điều khiển PLC và được xử lý nhanh chóng 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 thì người ta vẫn hoàn toàn có thể ghi nhận được đèn Led có được chiếu qua lỗ này hay không. Hơn thế nữa thì số xung đếm được và tăng lên sẽ được tính bằng số lần mà ánh sáng bị cắt.

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

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 thì khi đó tín hiệu thu nhận sẽ khác hơn.

Xác định chính xác chiều quay của động cơ như thế nào?

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

Để xác định chiều quay của động cơ, bạn có thể xem hình dưới đây:

Khi đèn LED phát tín hiệu thì ai pha A và B sẽ có nhiệm vụ thu tín hiệu. A và B sẽ từ đó tạo ra các xung vuông bật tắt theo một trình tự. Từ sự chênh lệch tần số xung giữa A và B mà chúng ta có thể phân biệt được chiều quay của động cơ. Xem hình bên phải pha A có chu kỳ trước pha B. Ta sẽ quy ước đó là chiều thuận và ngược lại.

Encoder thường có 6 dây hoặc 4 dây tùy theo loại. Các dây sẽ bao gồm: 2 dây nguồn, 2 dây pha A và B và 1 dây pha Z. Dựa vào 2 dây A và B ta có thể xác định được số vòng quay, vận tốc và chiều quay của động cơ.

Vị trí lắp đặt Encoder như thế nào?

Encoder thường được lắp đặt 3 vị trí cơ bản như sau:

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

Những thông số cần quan tâm khi chọn Encoder

• Đường kính trục, dạng trục: Encoder có dạng là trục dương hoặc âm. Chúng thường có đường kính trục từ 5~50mm. Nếu đường kính lớn hơn 6mm thì sẽ là loại trục âm (trục lõm).
• Độ phân giải: Độ phân giải hay còn được gọi là số xung. Nó tương ứng số tín hiệu encoder đếm được khi chúng ta quay 1 vòng. Encoder có số xung càng cao thì giá thành sẽ càng cao.
• Điện áp: Encoder thường xuyên bị cháy do khi lắp đặt không chú ý tới nguồn cấp. Nếu encoder có dãy điện áp là 5~24V thì rất dễ. Tuy nhiên với một số encoder có trục lớn dao động từ 30-40mm, encoder theo máy sẽ thường gặp điện áp xác định là: 5V, 12V hoặc 15V. Do đó phải đọc kỹ lại điện áp trước khi lắp. Vì encoder cháy rồi thì bắt buộc thay thế cả con sẽ làm tốn khá nhiều chi phí.
• Ngõ ra: Có các loại như AB, ABZ, AB đảo, ABZ đảo. Bạn dễ dàng xác định được tín hiệu ngõ ra bằng cách xem số dây được kí hiệu trên tem
• Dạng ngõ ra: Có nhiều dạng ngõ ra bao gồm một số loại như: Open Collector, Voltage Output, Complemental, Totem Pole, Line Driver…
• Dây cáp: Cáp càng dài thì càng dễ bị nhiễu. Dây cáp tiêu chuẩn là có chiều dài từ 1-3m. Đôi khi lên đến 10m tùy theo nhu cầu sử dụng.
• Phụ kiện: Phụ kiện đi kèm encoder trục dương là Coubling và encoder trục âm là Pass.

Những ứng dụng của Encoder hiện nay

Ứng dụng về biểu thị tốc độ

Khi một máy bơm được kết nối với biến tần dùng để bơm chất lỏng vào bồn chứa. Khi đó chất lỏng sẽ chảy vào bồn phải có một 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 có kích thước hàng trăm, hàng nghìn mét thành từng tấm có kích thước nhỏ hơn thông qua máy cắt. Encoder khi đó sẽ được lắp vào các băng tải. Nó sẽ đọc nguyên liệu mỗi khi đi qua Encoder và tính độ dài của từng tấm nhôm từ khi cho vào đến vị trí cắt. Bạn hoàn toàn có thể điều chỉnh dao cắt theo kích thước được yêu cầu thông qua các thông số về kích thước của tấm nhôm.

Ứng dụng về đếm số lượng

Việc lắp đặt Encoder vào chương trình của các băng chuyền sản phẩm sẽ giúp chúng ta xác nhận được mỗi chai sản phẩm vào trạm trên băng chuyền. Nếu các chai không ra khỏi trạm trong một khoảng thời gian đã được lập trình sẵn và không đúng như giá trị mà Encoder đã đếm thì 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 bộ mã hóa Encoder được trang bị như một thiết bị có vai trò giúp đo lường và xác định được chính xác nhất vị trí của các trục máy cũng như vị trí mà dao cắt. Chính vì vậy, khi sử dụng máy CNC để gia công sẽ đạt được sự chính xác cao nhất. Hơn thế nữa, Encoder sẽ báo về hệ thống điều khiển của PLC. Từ đó giúp cho người sử dụng điều chỉnh được vị trí cắt dao nhằm hạn chế những sai sót.

Ứng dụng trong các ngành công nghiệp

• Ô tô: Trong ngành công nghiệp ô tô, Encoder được sử dụng để làm cảm biến chuyển động cơ học. Bên cạnh đó nó cũng có thể được áp dụng để kiểm soát tốc độ.
• Điện tử tiêu dùng và thiết bị văn phòng: Encoder được sử dụng như một thiết bị dựa trên PC, máy in và máy quét.
• Công nghiệp: Encoder được sử dụng ở trong máy dán nhãn, đóng gói sản phẩm.

• Y tế: Encoder được sử dụng trong máy quét y tế, điều khiển những chuyển động bằng kính hiển vi hoặc nano của các thiết bị tự động và còn dùng để bơm phân phối.
• Quân đội: Encoder được sử dụng rộng rãi trong ứng dụng ăng ten định vị.
• Dụng cụ khoa học: Thiết bị khoa học thực hiện các bộ mã hóa Encoder trong công việc định vị kính viễn vọng quan sát.