Encoder là thành phần quan trọng của động cơ, giúp chúng ta đọc được tốc độ và vị trí của động cơ, nhờ các xung vuông có tần số thay đổi phụ thuộc vào tốc độ của động cơ.
Bài viết này sẽ giới thiệu về động cơ encoder và các loại động cơ encoder khác nhau.
1. 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.
Trong máy CNC encoder được dùng 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 bao nhiêu độ.
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…
Xem thêm các bài viết chuyên sâu về kỹ thuật: tại đây
2. Các loại động cơ encoder
Encoder có nhiều xuất xứ và chủng loại khác nhau, CNC Khắc đá sẽ phân loại chúng theo 2 loại chính như sau:
- Encoder tuyệt đối (adsolute encoder): sử dụng đĩa theo mã nhị phân hoặc mã Gray.
- Encoder tương đối (encremental encoder): có tín hiệu tăng dần hoặc theo chu kỳ.
Encoder kiểu tuyệt đối
Encoder kiểu tuyệt đối có kết cấu gồm những phần sau: Bộ phát ánh sáng (LED), đĩa mã hóa (có chứa dải băng mang tín hiệu), một bộ thu ánh sáng nhạy với ánh sáng phát ra (photosensor).
Đĩa mã hóa ở encoder tuyệt đối được chế tạo từ vật liệu trong suốt, người ta chia mặt đĩa thành các góc đều nhau và các đường tròn đồng tâm.
Các đường tròn đồng tâm và bán kính giới hạn các góc hình thành các phân tố diện tích.
Tập hợp các phân tố diện tích cùng giới hạn bởi 2 vòng tròn đồng tâm gọi là dải băng. Số dải băng tùy thuộc vào công nghệ sản xuất (chủng loại sản phẩm), ứng với một dải băng ta có một đèn LED và một bộ thu.
Encoder kiểu tương đối
Về cơ bản thì Encoder kiểu tương đối đều giống nhau, chỉ khác ở đĩa mã hóa. Ở encoder tương đối thì đĩa mã hóa gồm 1 dải băng tạo xung. Ở dải băng này được chia làm nhiều lỗ bằng nhau và cách đều nhau (có thể chất liệu trong suốt để ánh sáng chiếu qua).
Khi đĩa quay và ánh sáng chiếu được 1 lỗ thì bộ thu (photosensor) nhận được tín hiệu từ đèn LED thì encoder sẽ ghi nhận giá trị lên 1 biến đếm.
– Ngoài ra encoder còn được phân loại theo kiểu giao tiếp,v.v…
3. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động 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?
Động cơ encoder hoạt động dựa trên nguyên lý quang học hoặc từ trường. Khi động cơ quay, encoder sẽ phát ra các tín hiệu tương ứng với vị trí và tốc độ quay của động cơ. Các tín hiệu này được gửi đến hệ thống điều khiển để giám sát và điều khiển hoạt động của động cơ.
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.
4. Thông số cần quan tâm khi chọn Encoder
Tìm các thông số bên dưới ở đâu? hãy search đúng mã hàng encoder trên google để tìm catalog. hoặc đọc trên thân sản phẩm.
Các thông số giúp bạn chọn được Encoder:
- Đường kính trục, dạng trục: Encoder có dạng trục dương hoặc âm. đường kính trục từ 5~50mm. Thường đường kính lớn hơn 6mm sẽ là loại trục âm (trục lõm)
- Thông số cần quan tâm khi chọn Encoder
- Độ phân giải: hay còn gọi là số xung – tương ứng số tín hiệu encoder đếm được khi quay 1 vòng. Encoder có số xung càng cao thì giá càng cao. Thang máy thường dùng xung 1024p/r, chế tạo máy vào khoảng 360p/r, 1000p/r. Ngoài ra còn có các xung lên đến 6000p/r hoặc 6pr.
- Điện áp: Encoder thường xuyên bị cháy do khi lắp đặt không chú ý nguồn cấp. Nếu encoder có dãy điện áp:5~24V thì rất dễ. Tuy nhiên với một số encoder trục lớn: 30-40mm, encoder theo máy sẽ thường gặp điện áp xác định: 5V, 12V hoặc 15V. Do đó phải đọc kỹ lại trước khi lắp. Vì encoder cháy rồi thì bắt buộc thay thế cả con, rất tốn tiền.
- Ngõ ra: AB, ABZ, AB đảo, ABZ đảo. Bạn dễ dàng xác định tín hiệu ngõ ra bằng cách xem số dây được kí hiệu trên tem
- Dạng ngõ ra: Có nhiều dạng ngõ ra, liệt kê sơ sơ gồm: Open Collector, Voltage Output, Complemental, Totem Pole, Line Driver. Dạng ngõ ra quy định nguồn cấp, đầu đọc thông tin …
- Dây cáp: cáp càng dài càng dễ bị nhiễu. Dây tiêu chuẩn từ 1-3m. Đôi khi lên đến 10m theo nhu cầu sử dụng.
- Phụ kiện: đi kèm encoder trục dương là Coubling, encoder trục âm là Pass. Coubling giúp nối encoder trục dương với motor trục dương, Pass giúp gắn encoder vào máy. Một encoder trcuj âm có 1-2 pass tùy loại.
5. Vị trí lắp đặt Encoder như thế nào?
Nếu bạn chưa biết thiết bị này được lắp đặt ở đâu thì chúng tôi sẽ bật mí cho bạn là Encoder thường được lắp đặt tại 3 vị trí cơ bản như sau:
- Được lắp ở phía sau động cơ Servo.
- Gắn phía trên trục động cơ Linear, ứng dụng cho các chuyển động tịnh tiến.
- Gắn trên băng tải để xác định tốc độ của băng tải…
6. Những ứng dụng của động cơ encoder
Bộ mã hóa Encoder trở thành một nguồn quan trọng cho nhiều ứng dụng. Dù là liên quan đến tốc độ, hướng hay khoản cách, khả năng của Encoder cho phép người sử dụng thông tin này để kiểm soát chính xác.
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, động cơ encoder còn được sử dụng để giám sát và điều khiển các hệ thống sản xuất, giúp tăng độ chính xác và hiệu quả trong quá trình sản xuất và gia công.
- 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.
7. Kết luận
Động cơ encoder là một thiết bị cảm biến quan trọng trong ngành công nghiệp, giúp tăng độ chính xác và hiệu quả trong sản xuất và gia công.
Có nhiều loại động cơ encoder khác nhau và chúng có nhiều ưu điểm như độ chính xác cao, độ tin cậy và độ bền cao, khả năng hoạt động trong môi trường khắc nghiệt và chi phí thấp.
Động cơ encoder được sử dụng rộng rãi trong các máy móc công nghiệp và hệ thống điều khiển tự động, đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo hoạt động hiệu quả và an toàn của các hệ thống này.
