Encoder là gì? Tổng quan, cấu tạo, nguyên lý hoạt động, phân loại và ứng dụng của Encoder

Chủ Nhật, 28/07/2024

CÔNG TY TNHH THƯƠNG MẠI CƠ ĐIỆN ĐÔNG Á

ENCODER LÀ GÌ? TỔNG QUAN, CẤU TAO, NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG, PHÂN LOẠI VÀ ỨNG DỤNG CỦA EMCODER

Đối với các kĩ sư trong ngành cơ khí hẳn là không còn xa lạ với khái niệm Encoder. Để làm rõ hơn nữa những đặc điểm của thiết bị này Cơ Điện Đông Á sẽ cùng các bạn tìm hiểu về tổng quan, cấu tạo, nguyên lý hoạt động, phân loại và ứng dụng của Encoder nhé!

1. Encoder là gì?

Encoder (Rotary Encoder) là một bộ phận không thể thay thế trong hệ thống sơ đồ cấu tạo của một máy CNC. Có thể hình dung nó được xem như bộ phận công tơ mét ở xe máy hay ô tô. Nó có chức năng đo lường và hiển thị các thông số về tốc độ của máy. Từ đó người sử dụng có thể nắm rõ được các thông số qua hệ thống giám sát của máy tính điều khiển.

Encoder (Rotary Encoder) à một bộ cảm biến chuyển động cơ học tạo ra tín hiệu analog hoặc tín hiệu kỹ thuật số (digital) đáp ứng với chuyển động. Loại thiết bị cơ điện này có khả năng biến đổi chuyển động (chuyển động tịnh tiến, chuyển động quay của trục, ...) thành tín hiệu đầu ra số hoặc xung.

Encoder hay Bộ mã hóa vòng quay được ứng dụng chủ yếu để phát hiện vị trí, hướng di chuyển, tốc độ… của động cơ bằng cách đếm số vòng mà trục quay được. Bạn hãy liên tưởng rằng Encoder đóng vai trò như là bộ phận công tơ mét trên xe máy hay ô tô.

2. Cấu tạo của Encoder

Cụ thể thì chúng 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.

3. 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.

4. Phân loại Encoder

a. Phân loại theo tín hiệu đầu ra:

Tín hiệu đầu ra của Encoder thường có 2 loại là tín hiệu tuyệt đối và tín hiệu tương đối. Tương ứng với 2 loại tín hiệu đầu ra này, các bộ mã hóa cũng được phân thành 2 loại cơ bản là Encoder tuyệt đối và Encoder tương đối.

- Encoder tuyệt đối (Absolute encoder):

Cấu tạo từ nguồn phát sáng (LED), đĩa mã hóa và 1 bộ cảm biến thu ánh sáng nhạy với ánh sáng phát ra. Đặc biệt, đĩa mã hóa chế tạo từ vật liệu trong suốt và mặt đĩa được chia thành các góc đều nhau cùng các đường tròn đồng tâm.
Tín hiệu từ loại encoder này có thể giúp kỹ sư chế tạo máy xác định chính xác vị trí của encoder mà không cần phải thông qua quá trình xử lý nào khác.

- Encoder tương đối (Incremental encoder):

Gồm 1 bộ thu phát quang (LED phát – LED thu), 1 hệ thống lỗ (rãnh) được bố trí trên một đĩa tròn mã hóa hoặc một thanh thẳng theo một quy tắc nào đó.
Đĩa mã hóa của encoder tương đối sử dụng theo mã nhị phân hoặc mã Gray, gồm một dãy băng tạo xung được chia thành nhiều lỗ bằng nhau và được cách đều nhau. Nó có thể có 1,2 hoặc tối đa 3 vòng lỗ và thường có thêm một lỗ định vị. Chất liệu đĩa mã hóa thường là trong suốt để ánh sáng chiếu qua.
Bộ mã hóa tương đối sẽ phát ra tín hiệu tăng dần hoặc theo chu kỳ.

b. Phân loại theo kiểu giao tiếp:

- Encoder loại xoay: Hoạt động dựa trên sự điều chỉnh núm vặn của nó.

- Encoder loại thẳng: Hoạt động chạy trên một thanh trượt dài và thẳng. Thường được sử dụng trong các máy in, máy photo, coppy, ...

- Encoder loại từ trường: Hoạt động dựa trên từ trường của nam châm vĩnh cửu làm xoay chuyển nó.

c. Phân loại theo công nghệ:

- Encoder loại cơ khí (Mechanical encoder):

- Encoder loại điện trở (Resistive encoder):

- Encoder loại quang (Optical encoder):

5. Ứng dụng của Encoder

Ứng dụng về biểu thị tốc độ: Để một máy bơm có thể bơm chất lỏng vào bồn chứa thì cần phải lắp đặt với biến tần. Khi đó chất lỏng được bơm vào bồn phải có tốc độ xác định. Việc encoder kết nối với biến tần có chức năng giúp phản hồi tốc độ thực tế dòng chảy của chất lỏng.

Ứng dụng trong các ngành công nghiệp ô tô: Trong ngành công nghiệp ô tô, encoder được ứng dụng trong việc sản xuất cảm biến chuyển động cơ học. Có khả năng kiểm soát tốc độ.

Điện tử tiêu dùng và thiết bị văn phòng: Bộ mã hoá encoder được coi như một thiết bị dựa trên PC, máy in hay máy quét

Công nghiệp: Encoder được ứng dụng trong công việc dán nhãn, đóng gói và chế tạo máy với bộ điều khiển động cơ đơn và đa trục.

Y tế: Bộ mã hoá encoder được ứng dụng trong máy quét y tế. Không chỉ vậy còn có chức năng điều khiển chuyển động bằng kính hiển vi hoặc nano của các thiết bị tự động và bơm phân phối.

Quân đội: Được ứng dụng trong thiết kế ăng ten định vị

Dụng cụ khoa học: Định vị kính viễn vọng quan sát.

6. Nên mua Encoder của các thương hiệu nào?

A. Encoder Omron:

Encoder Omron được thiết kế theo công nghệ của Nhật bản, gồm rất nhiều linh kiện bán dẫn tốt chất lượng để đo số vòng quay tương đương độ phân giải của nó ví dụ như 1 vòng quay được 360 xung để từ đó người lập trình có thể tính toán và lập trình điều khiển chính xác tốc độ của động cơ. Đặc biệt bộ mã hóa Omron cho ra 3 pha A, B, Z nên người dùng có thể dùng để xem chiều quay thuận hay nghịch.

Bộ mã hóa trục Omron ngày nay đã đặt làm tại Trung Quốc với mục đích để giảm giá thành cạnh tranh với các hãng khác. Mặc dù giá thành giảm nhưng chất lượng vượt trội của thiết bị cảm biến encoder của thương hiệu Omron này vẫn được đánh giá cao.

B. Encoder Autonics:

Bộ mã hóa vòng quay Autonics được cấu thành từ vật liệu bền bỉ, độ an toàn cao, kiểu dáng nhỏ gọn, trong lượng nhẹ giúp tháo và lắp dễ dàng trong không gian nhỏ hẹp. Đặc biệt encoder Autonics có thể hoạt động tốt trong điều kiện môi trường khắc nghiệt và tuổi thọ sử dụng lâu dài.

Cảm biến encoder của Autonics có dạng trục, lỗ, trục rỗng, đa dạng ngõ ra điều khiển, độ tin cậy và độ chính xác cao. Do đó, bộ mã hóa của hãng này luôn đáp ứng được yêu cầu sử dụng khắt nghe trong môi trường công nghiệp.

C. Encoder Hanyoung:

Hiện nay, Encoder Hanyoung là sản phẩm đang được đánh giá tốt cả về chất lượng và giá cả. Thiết bị cảm biến của thương hiệu này được thiết kế, lắp ráp cẩn thận, chắc chắn với khớp nối có sẵn để truyền chuyển động. Độ tin cậy cùng độ chính xác cao, hoạt động ổn định và tuổi thọ lâu dài là những ưu điểm nổi bật nhất của bộ mã hóa vòng quay do Hanyoung sản xuất.