Encoder là gì?

Encoder hay còn gọi là bộ mã hóa, đây là loại cảm biến cơ học thực hiện chuyển đổi vị trí góc quay hoặc chuyển động của trục quay thành tín hiệu 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.

Có hai loại bộ mã hóa: tuyến tính và quay. Encoder tuyến tính đáp ứng chuyển động dọc theo một đường dẫn, còn Encoder quay thì đáp ứng với chuyển động quay.

Có hai loại encoder cơ bản là encoder tuyệt đối và encoder tương đối.

Trong máy CNC, encoder được dùng để gia công cơ khí chính xác hoàn toàn tự động. Điều khiển và xác định các góc quay của dao hoặc bàn gá, hiển thị trên máy tính là đường thẳng hoặc góc quay. Trong robot tự động, encoder được dùng để xác định tọa độ cánh tay robot. Ngoài ra, encoder còn được gặp trong thang máy, máy cán tôn, máy cắt thép, máy dán tem sản phẩm, băng tải băng chuyền...

Encoder E6B2-CWZ5B 1000 xung

Cấu tạo encoder

Encoder có các thành phần chính như:

• Đĩa quang tròn có rảnh nhỏ quay quanh trục: Trên đĩa được thiết kế các lỗ rãnh.
• Bộ cảm biến thu (photosensor).
• Nguồn sáng (Light source).
• Mạch khuếch đại tín hiệu.

Nguyên lý hoạt động

Khi encoder chuyển động, đĩa quay quanh trục, trên đĩa có các rãnh để tín hiệu quang chiếu qua (Led). Chỗ có rãnh thì ánh sáng xuyên qua được, chỗ không có rãnh ánh sáng không xuyên qua được. Với các tín hiệu có/không sẽ được chuyển đổi thành các tín hiệu điện. Các tín hiệu này sẽ được truyển đến các thiết bị điều khiển và được xử lý để trả về kết quả đo mong muốn.

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 đĩa quay sẽ có nhiều lỗ hơn và tín hiệu thu nhận cũng sẽ khác hơn.

Encoder tuyệt đối

Encoder tuyệt đối (adsolute encoder), đây là loại encoder cho biết chính xác vị trí của encoder mà người sử dụng không phải xử lý thêm gì cả. Encoder tuyệt đối 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 dãi 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.

Đây là loại 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

Đĩa encoder

Ứng dụng của encoder

• Ứng dụng về biểu thị tốc độ: Khi một máy bơm được kết nối 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 bộ điều khiển sẽ phản hồi tốc độ thực tế dòng chảy của chất lỏng.
• Ứng dụng trong đo lường: Encoder có thể được lắp vào băng tải, đọc nguyên liệu mỗi khi đi qua encoder và tính độ dài từ khi cho vào đến vị trí cuối hoặc vị trí cần chọn.
• Ứng dụng về đếm số lượng.
• Ứng dụng trong các máy CNC cơ khí.