Nếu bạn mới bắt đầu tìm hiểu về lĩnh vực gia công cơ khí và chưa biết về Encoder, còn gọi là bộ mã hóa vòng quay, thì bạn nên đọc bài viết này nhé. Trong bài viết này, chúng ta sẽ khám phá tổng quan về Encoder, bao gồm cấu tạo và nguyên lý hoạt động của nó, cũng như các ngành nghề cần sử dụng thiết bị này. Hãy cùng tôi đi sâu vào chủ đề này để hiểu rõ hơn về tầm quan trọng của Encoder trong các ứng dụng công nghiệp.
Giới thiệu về dòng sản phẩm Encoder
Encoder (Rotary Encoder) hay còn được gọi là Bộ mã hóa vòng quay là một thiết bị cảm biến chuyên dùng để chuyển đổi chuyển động cơ học thành tín hiệu đầu ra dạng số hoặc tín hiệu xung. Thiết bị này có thể phát hiện các loại chuyển động như chuyển động tịnh tiến hoặc chuyển động quay của trục và chuyển đổi chúng thành tín hiệu kỹ thuật số hoặc analog để điều khiển và giám sát trong các hệ thống tự động hóa.
Encoder hay còn gọi là bộ mã hóa vòng quay, là dòng sản phẩm thường được sử dụng để đo lường vị trí, hướng di chuyển, và tốc độ của động cơ thông qua việc đếm số vòng quay của trục. Bạn có thể hình dung rằng Encoder hoạt động tương tự như công tơ mét của xe máy hoặc ô tô, giúp theo dõi chuyển động. Trong các lĩnh vực chế tạo máy và gia công cơ khí tự động, đặc biệt là máy CNC (như máy cắt, máy tiện, máy phay, máy bào, ...), encoder được lắp đặt trong cánh tay robot để điều khiển và xác định góc quay của dao hoặc bàn gá. Kết quả đo lường này được hiển thị trên màn hình máy tính dưới dạng thông số như đường thẳng hoặc góc quay bao nhiêu độ.
Encoder có cấu tạo
- Một bộ mã hóa Encoder bao gồm các thành phần chính như sau:
- Thân và trục: Đây là phần cố định và phần quay của thiết bị.
- Nguồn phát sáng: Thường là một đèn LED cung cấp ánh sáng để tương tác với đĩa mã hóa.
- Đĩa mã hóa: Đĩa này được gắn trên trục và có các rãnh nhỏ chia đều theo chu vi 360 độ. Khi đĩa quay, ánh sáng từ đèn LED sẽ bị ngắt quãng bởi các rãnh, tạo ra các tín hiệu.
- Cảm biến ánh sáng: Là một bộ phận thu nhận ánh sáng phản xạ hoặc xuyên qua các rãnh trên đĩa, dùng để phát hiện sự gián đoạn ánh sáng.
- Bo mạch điện tử: Bộ phận này khuếch đại và xử lý tín hiệu từ cảm biến, giúp chuyển đổi chúng thành các tín hiệu đầu ra hữu ích.
- Các bộ phận này phối hợp với nhau để phát hiện chuyển động và tạo ra tín hiệu đáp ứng chính xác theo chuyển động của trục.
Về nguyên lý hoạt động của Encoder
Encoder hoạt động dựa trên nguyên lý đĩa quay quanh trục. Trên đĩa mã hóa có các rãnh nhỏ để nguồn sáng chiếu qua. Khi đĩa quay, tại những vị trí có rãnh, ánh sáng có thể xuyên qua; còn tại những chỗ không có rãnh, ánh sáng bị chặn lại. Quá trình này tạo ra sự thay đổi giữa tín hiệu có và không có ánh sáng.
Số xung được tạo ra dựa trên số lần ánh sáng bị ngắt, điều này giúp ghi nhận số lần đèn LED chiếu qua rãnh. Cảm biến ánh sáng sẽ liên tục bật tắt, tạo ra các xung vuông. Những xung này được truyền về bộ xử lý trung tâm như vi xử lý hoặc PLC, từ đó kỹ sư cơ khí có thể theo dõi vị trí và tốc độ của động cơ.
Encoder loại tuyệt đối (Absolute encoder):
Encoder tuyệt đối (Absolute encoder) được cấu tạo bởi nguồn sáng (LED), đĩa mã hóa và bộ cảm biến nhạy cảm với ánh sáng. Điểm đặc biệt của loại encoder này là đĩa mã hóa được làm từ vật liệu trong suốt, với bề mặt chia thành các góc đều nhau và các vòng tròn đồng tâm.
Tín hiệu mà Absolute encoder tạo ra cho phép xác định chính xác vị trí của encoder mà không cần qua quá trình xử lý bổ sung, giúp kỹ sư chế tạo máy dễ dàng xác định vị trí một cách trực tiếp và chính xác.
Encoder loại tương đối (Incremental encoder):
Encoder tương đối bao gồm một hệ thống phát và thu quang học (đèn LED phát và đèn LED thu), kết hợp với một hệ thống lỗ (rãnh) được sắp xếp trên đĩa tròn mã hóa hoặc thanh thẳng theo một quy tắc nhất định.
Đĩa mã hóa trong encoder tương đối thường sử dụng mã nhị phân hoặc mã Gray, với dãy lỗ tạo xung được chia đều và cách nhau một khoảng cách cố định. Đĩa có thể có từ 1 đến 3 vòng lỗ, kèm theo một lỗ định vị. Vật liệu đĩa thường là trong suốt để cho phép ánh sáng xuyên qua.
Encoder tương đối tạo ra tín hiệu xung tăng dần hoặc theo chu kỳ, giúp theo dõi và ghi nhận chuyển động một cách liên tục
Khi mua sản phẩm Encoder cần chú ý những thông tin sau:
Đường kính trục: Encoder có thể c ó đường kính trục dao động từ 5mm đến 50mm, phù hợp với nhiều loại thiết bị.
Dạng trục: Trục encoder có thể là dạng trục âm (lõm) hoặc trục dương (lồi), tùy thuộc vào yêu cầu lắp đặt.
Độ phân giải (số xung): Đây là số tín hiệu mà encoder ghi nhận khi trục quay một vòng hoàn chỉnh. Ví dụ, các encoder dùng cho thang máy thường có độ phân giải 1024p/r, trong khi đó, các máy chế tạo có thể sử dụng các độ phân giải như 360p/r, 1000p/r, thậm chí lên đến 6000p/r hoặc 6p/r.
Điện áp: Cần chọn đúng nguồn điện để tránh làm hỏng encoder. Nếu encoder hỗ trợ dải điện áp 5-24V, sẽ dễ dàng hơn trong quá trình lắp đặt. Tuy nhiên, đối với một số encoder trục lớn (30-40mm), điện áp thường cố định ở mức 5V, 12V hoặc 15V.
Ngõ ra: Các dạng tín hiệu ngõ ra phổ biến gồm AB, ABZ, AB đảo, và ABZ đảo. Số dây được ghi trên nhãn của encoder sẽ giúp xác định chính xác loại tín hiệu đầu ra mà nó cung cấp.
Dạng ngõ ra: Có nhiều loại ngõ ra khác nhau như Open Collector, Voltage Output, Complemental, Totem Pole, và Line Driver. Mỗi loại ngõ ra sẽ ảnh hưởng đến nguồn cấp và thiết bị đọc tín hiệu tương ứng.
Dây cáp: Dây cáp tiêu chuẩn thường có chiều dài từ 1 đến 3 mét, tuy nhiên có thể dài đến 10 mét nếu cần. Tuy nhiên, cáp càng dài thì khả năng bị nhiễu tín hiệu càng cao.
Phụ kiện: Đối với encoder trục dương, phụ kiện đi kèm thường là Coupling, giúp kết nối giữa encoder trục dương và motor trục dương. Với encoder trục âm, phụ kiện đi kèm là Pass, dùng để gắn encoder vào thiết bị.
Những ưu điểm và nhược điểm của dòng sản phẩm encoder
Ưu điểm
Độ phân giải tổng thể cao hơn so với cảm biến tương đối.Hiệu suất khởi động vượt trội.Khả năng phát hiện chuyển động chính xác trên nhiều trục khác nhau.Hỗ trợ nhiều giao thức đầu ra.Khả năng phục hồi sau khi hệ thống gặp sự cố tốt, có thể ghi nhớ vị trí ngay cả khi mất nguồn nhờ mỗi vị trí đều có mã tín hiệu riêng.Dễ dàng xử lý tín hiệu trả về.Thiết kế linh hoạt, phù hợp với nhiều loại ứng dụng khác nhau.Hệ thống đơn giản và giá thành rẻ hơn do sử dụng ít cảm biến liên quan so với cảm biến tuyệt đối.Nhược điểm
Chi phí cao do quá trình chế tạo phức tạp.Việc đọc tín hiệu khó hơn so với cảm biến tương đối.Dễ xảy ra sai lệch về xung khi trả tín hiệu về.Hoạt động trong thời gian dài sẽ dẫn đến tích lũy sai số.Ứng dụng Encoder
Cảm biến chuyển động cơ học được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Chúng thường được áp dụng để kiểm soát tốc độ cho ô tô, giúp nâng cao độ chính xác và an toàn khi vận hành. Ngoài ra, các thiết bị cảm biến này còn có mặt trong nhiều thiết bị văn phòng như máy in và máy quét, hỗ trợ tối ưu hóa hoạt động.
Trong ngành sản xuất và chế tạo máy, cảm biến chuyển động được tích hợp vào máy dán nhãn và đóng gói hàng hóa, kết hợp với bộ điều khiển động cơ đơn và đa trục để đảm bảo quy trình tự động hóa diễn ra mượt mà. Các ứng dụng khác bao gồm máy quét y tế, nơi cảm biến này giúp điều khiển chuyển động bằng kính hiển vi hoặc nano, mang lại độ chính xác cao trong các thiết bị tự động.
Ngoài ra, cảm biến chuyển động còn có vai trò quan trọng trong việc định vị ăng ten và kính viễn vọng quan sát, đảm bảo việc định vị chính xác trong các ứng dụng quan sát thiên văn và truyền thông.
Lời kết:
Với những thông tin mà tôi cung cấp trên mong bạn sẽ giúp bạn tim được dòng sản phẩm Encoder như ý muốn.
Hàn Mỹ Việt sẽ luôn đồng hành cùng với quý khách
Với đội ngũ hỗ trợ kỹ thuật và tư vấn bán hàng có kinh nghiệm, Hàn Mỹ Việt tự tin rằng sẽ mang lại cho bạn trải nghiệm mua hàng tuyệt vời nhất.
Hàn Mỹ Việt cam kết mọi sản phẩm Encoder mà chúng tôi hiện cung cấp là hàng chính hãng, mới hoàn toàn 100%, đảm bảo chất lượng và đầy đủ giấy tờ chứng nhận đi kèm.
Địa chỉ: 203 - 205 Nguyễn Thái Bình, P. Nguyễn Thái Bình, Q. 1, TP. HCM.
Phone: (028) 3821 6710 – 091 621 6710
Mail: hmv@hanmyviet.com