Mã hóa quay là một thiết bị quan trọng và không thể thiếu trong đa dạng ứng dụng của nhiều lĩnh vực khác nhau. Với khả năng đo và ghi nhận các thông số như tốc độ, hướng và khoảng cách, encoder mang lại cho người dùng những thông tin chính xác và đáng tin cậy. Trên thị trường hiện nay, có nhiều loại mã hóa quay được thiết kế để phục vụ cho các ứng dụng đa dạng. Bài viết dưới đây của HG Automation sẽ giúp bạn khám phá sâu hơn về định nghĩa Encoder là gì, nguyên lý hoạt động và các ứng dụng của mã hóa quay.

Encoder là gì

Mã hóa quay, hay còn được gọi là bộ mã hóa, là một thiết bị cảm biến chuyển động cơ học, tạo ra tín hiệu kỹ thuật số phản ánh chính xác các chuyển động. Được thiết kế đặc biệt cho môi trường công nghiệp khắc nghiệt, bộ mã hóa (encoder) có khả năng chuyển đổi chuyển động thành tín hiệu số hoặc xung.

Khái niệm Encoder là gì

Bộ mã hóa được sử dụng trong nhiều ứng dụng công nghiệp, nhằm đo và ghi lại thông tin vị trí và chuyển động của các thành phần máy móc. Đây là công cụ quan trọng trong việc điều khiển động cơ, tự động hóa hệ thống, robot công nghiệp, máy CNC và các hệ thống khác.

>>> Tham khảo ngay: Quy trình điều khiển DDC hoạt động như thế nào?

Phân loại Encoder

Encoder tuyệt đối

Encoder tuyệt đối được gọi là Adsolute encoder, được biết đến với tên gọi tiếng Anh. Tính theo tên gọi, loại encoder này cung cấp cho chúng ta tín hiệu vị trí chính xác mà không cần qua bất kỳ xử lý nào.

Cấu trúc cơ bản của Adsolute encoder gồm:

• Bộ phát ánh sáng (LED)
• Bộ thu ánh sáng nhạy với ánh sáng phát ra (photosensor)
• Đĩa mã hóa với dải băng chứa tín hiệu.

Những đặc điểm chính của loại encoder này bao gồm:

• Sử dụng đĩa mã nhị phân hoặc mã Gray.
• Đĩa mã hóa trong encoder được làm từ vật liệu trong suốt, được chia thành các góc đều nhau và các đường tròn đồng tâm.

Ưu điểm: duy trì giá trị tuyệt đối khi encoder mất nguồn điện.

Nhược điểm: chi phí cao do cấu trúc phức tạp và đọc tín hiệu khó khăn.

>>> Tham khảo ngay: Nguyên lý hoạt động của Contactor và các loại Contactor phổ biến trên thị trường

Encoder tương đối

Encoder tương đối được gọi là Incremental encoder, được biết đến với tên gọi tiếng Anh. Loại thiết bị này tạo ra tín hiệu tăng dần hoặc tuân theo chu kỳ.

Đặc điểm:

• Đĩa mã hóa bao gồm một dải băng tạo xung, thường được chia thành nhiều lỗ bằng nhau và được cách đều nhau.
• Có thể sử dụng chất liệu trong suốt để cho phép ánh sáng đi qua.
• Incremental encoder thường chỉ có 1, 2 hoặc tối đa 3 vòng lỗ, và thường có một lỗ định vị bổ sung.

Ưu điểm: Giá thành rẻ, cấu trúc đơn giản, dễ dàng xử lý tín hiệu trả về.

Nhược điểm:

• Dễ bị sai lệch xung khi trả về.
• Có khả năng tích lũy sai số khi hoạt động trong thời gian dài.

Encoder phân theo công nghệ

Ngoài các loại encoder tuyệt đối và tương đối, trong lĩnh vực bộ mã hóa quay còn có một số phân loại khác, bao gồm:

• Encoder Magnetic (loại từ trường): Sử dụng nguyên tắc từ trường để tạo ra tín hiệu vị trí. Loại này thường được áp dụng trong các ứng dụng đòi hỏi độ chính xác cao và khả năng chịu môi trường khắc nghiệt.
• Encoder Mechanical (loại cơ khí): Sử dụng cơ cấu cơ khí để chuyển đổi chuyển động thành tín hiệu vị trí. Loại này thường được sử dụng trong các ứng dụng có yêu cầu độ bền và độ chính xác trung bình.
• Encoder Resistive (loại điện trở): Sử dụng nguyên lý thay đổi điện trở để ghi lại vị trí. Loại này thường được sử dụng trong các ứng dụng đơn giản và giá thành thấp.
• Encoder Optical (loại quang): Sử dụng nguyên lý ánh sáng để đo và ghi lại vị trí. Loại này có độ chính xác cao và thích hợp cho các ứng dụng yêu cầu độ chính xác và độ tin cậy cao.

Mã hóa quay bao gồm những loại nào?

>>> Tham khảo ngay: Các loại MCCB và ý nghĩa của thông số trên MCCB

Cách thức hoạt động của Encoder

Encoder hoạt động dựa trên nguyên lý quay của đĩa xung quanh trục. Trên đĩa mã hóa được chia thành những rãnh nhỏ, cho phép ánh sáng từ nguồn chiếu tín hiệu quang đi qua đĩa. Khi ánh sáng đi qua các rãnh, nó được ghi nhận và khi không có rãnh, ánh sáng sẽ không đi qua được.

Bằng cách phát hiện có hoặc không có ánh sáng đi qua, chúng ta có thể ghi nhận xem đèn LED có chiếu qua lỗ hay không. Số lượng xung được đếm và tăng lên dựa trên số lần ánh sáng bị chặn.

Nguyên lý hoạt động của bộ mã hóa quay

Cảm biến thu ánh sáng sẽ liên tục bật tắt để tạo ra xung vuông. Sử dụng bộ mã hóa, chúng ta có thể ghi nhận số xung và tốc độ xung. Tín hiệu xung này được truyền đến bộ xử lý trung tâm (như vi xử lý, PLC,…), từ đó kỹ sư cơ khí có thể biết vị trí và tốc độ của động cơ.

Ví dụ, nếu trên đĩa chỉ có một lỗ duy nhất, mỗi lần cảm biến thu nhận một tín hiệu đèn LED, có nghĩa là đĩa đã quay một vòng. Đây là nguyên lý cơ bản hoạt động của Encoder. Đối với các loại encoder khác nhau, khi đĩa quay có nhiều lỗ hơn, tín hiệu thu nhận sẽ có sự khác biệt.

>>> Tham khảo ngay: Nguyên lý hoạt động và cấu tạo của biến tần

Các thông số cần lưu ý khi lựa chọn Encoder

Để giúp bạn lựa chọn thiết bị phù hợp và đáp ứng nhu cầu của mình, chúng tôi cung cấp một số thông số quan trọng cần lưu ý khi mua các thiết bị mã hóa quay. Dưới đây là những thông số chi tiết:

• Đường kính và loại trục: Bộ mã hóa có thể có trục dương hoặc trục âm. Đường kính trục thường nằm trong khoảng 5-50mm. Trục âm (trục lõm) được sử dụng cho đường kính từ 6mm trở lên.
• Độ phân giải: Đây là số xung tương ứng với số lượng tín hiệu mà bộ mã hóa có thể đếm được trong một vòng quay. Độ phân giải càng cao thì giá thành của bộ mã hóa càng cao. Trong ngành thang máy, độ phân giải thông thường là 1024 xung trên mỗi vòng quay.
• Điện áp: Việc lắp đặt nguồn điện cẩn thận là rất quan trọng để tránh làm hỏng bộ mã hóa. Điện áp của bộ mã hóa thường nằm trong khoảng 5-24V. Tuy nhiên, đối với một số bộ mã hóa trục quay có trục lớn, có thể yêu cầu một điện áp cụ thể như 5V, 12V hoặc 15V. Vì vậy, trước khi lắp đặt, hãy đọc kỹ thông số kỹ thuật. Nếu bộ mã hóa bị hỏng, bạn có thể phải thay cả bộ, điều này có thể tốn kém.
• Đầu ra: Có các dạng đầu ra như AB, ABZ, AB đảo, ABZ đảo. Bạn có thể xác định dạng tín hiệu đầu ra dựa trên số lượng dây và ký hiệu trên tem.
• Dạng ngõ ra: Có nhiều dạng ngõ ra như Open Collector, Voltage Output, Complemental, Totem Pole, Line Driver. Dạng ngõ ra này quy định nguồn cấp và khả năng truyền thông tin.
• Dây cáp: Độ dài cáp càng dài, khả năng nhiễu càng cao. Thông thường, dây cáp tiêu chuẩn có độ dài từ 1-3m. Tuy nhiên, tùy thuộc vào điều kiện sử dụng, có thể sử dụng cáp dài lên đến 10m.
• Phụ kiện: Một số phụ kiện đi kèm bao gồm Coupling (dùng cho encoder trục dương để nối với motor trục dương) và Pass (dùng để gắn encoder vào máy) cho encoder trục âm. Một số encoder trục âm có 1-2 pass tùy thuộc vào loại.

Nhà cung cấp Encoder uy tín

Nếu bạn đang phân vân không biết chọn nhà cung cấp nào để mua sản phẩm Encoder, hãy tham khảo 3 nhà cung cấp được nhiều khách hàng tin tưởng dưới đây:

Autonics

Bộ mã hóa quay Autonics được xây dựng từ các vật liệu bền bỉ, đảm bảo tính an toàn cao và thiết kế nhỏ gọn, giúp dễ dàng tháo lắp trong không gian hạn chế. Đặc biệt, encoder Autonics có khả năng hoạt động ổn định trong môi trường khắc nghiệt và tuổi thọ sử dụng kéo dài.

Cảm biến encoder của Autonics có nhiều dạng như trục, lỗ và trục rỗng, cung cấp các tùy chọn đầu ra điều khiển đa dạng, đảm bảo độ tin cậy và độ chính xác cao. Nhờ đó, bộ mã hóa của hãng này luôn đáp ứng được các yêu cầu khắt khe trong môi trường công nghiệp.

Nhà cung cấp Encoder uy tín – Autonics

>>> Tham khảo ngay: Nguyên tắc hoạt động và ứng dụng của bộ điều khiển PID

Hanyoung

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

Encoder Hanyoung đã khẳng định vị thế của mình với sự kết hợp hoàn hảo giữa chất lượng và giá cả. Thiết bị cảm biến của thương hiệu này được chế tạo cẩn thận và đáng tin cậy, với khớp nối tích hợp sẵn để đảm bảo truyền động mượt mà. Độ tin cậy cao, độ chính xác tuyệt vời, hoạt động ổn định và tuổi thọ kéo dài là những điểm mạnh nổi bật của bộ mã hóa vòng quay từ Hanyoung.

Nhà cung cấp Encoder uy tín – Hanyoung

Omron

Encoder Omron, một sản phẩm được phát triển dựa trên công nghệ tiên tiến của Nhật Bản, kết hợp với các linh kiện bán dẫn chất lượng cao, đã khẳng định vị thế của mình trong việc đo số vòng quay và độ phân giải.

Ví dụ, mỗi vòng quay của nó tương đương với 360 xung, cho phép các nhà phát triển và lập trình viên tính toán và điều khiển chính xác tốc độ của động cơ. Đặc biệt, bộ mã hóa Omron cung cấp ba pha A, B và Z, cho phép người dùng xác định hướng quay thuận hoặc nghịch.

Nhà cung cấp Encoder uy tín – Omron

Các ứng dụng của Encoder trong cuộc sống

Bên dưới, HG Automation sẽ liệt kê một số ứng dụng đáng chú ý của bộ mã hóa quay trong thực tế:

• Đo tốc độ: Trong quá trình bơm chất lỏng vào bồn chứa, việc điều chỉnh tốc độ là vô cùng quan trọng. Bằng cách kết nối với biến tần, bộ mã hóa quay giúp theo dõi và điều chỉnh tốc độ dòng chảy chất lỏng để đảm bảo sự chính xác và ổn định. Bạn có thể tham khảo thêm một số dòng biến tần Danfoss, Vacon uy tín tại HG Automation.
• Đo đạc: Trong các hoạt động cắt nhôm, bao bì hay dải nhựa dài hàng nghìn mét thành các tấm có kích thước cụ thể bằng máy cắt CNC, encoder được sử dụng trên băng tải. Thiết bị này đọc thông tin từng mảnh nguyên liệu khi chúng đi qua, từ đó tính toán độ dài sản phẩm từ điểm bắt đầu đến vị trí cắt. Điều này cho phép điều chỉnh dao cắt theo yêu cầu một cách chính xác.
• Đếm số lượng: Bằng cách gắn encoder vào hệ thống băng chuyền sản phẩm, nó hỗ trợ việc xác định và đếm số lượng chai sản phẩm đi qua các trạm trên băng chuyền. Nếu có chai nào không rời khỏi trạm trong khoảng thời gian đã được lập trình, điều đó có thể cho thấy sự cố về máy móc.
• Cơ khí công nghiệp: Encoder là một phần không thể thiếu trong sơ đồ cấu trúc của máy CNC. Nhờ encoder, các kỹ sư cơ khí có thể đo lường và gia công một cách chính xác khi điều chỉnh vị trí để cắt dao.

Các ứng dụng của Encoder trong cuộc sống

Các ứng dụng khác:

• Sử dụng trong cảm biến chuyển động cơ học để điều khiển tốc độ trong xe ô tô.
• Áp dụng làm cảm biến trong các thiết bị văn phòng như máy in và máy quét.
• Dùng trong quy trình đóng gói, dán nhãn và chế tạo máy với bộ điều khiển động cơ đơn hoặc đa trục.
• Làm máy quét y tế để điều khiển chuyển động thông qua kính hiển vi hoặc công nghệ nano của các thiết bị tự động.
• Giúp định vị ăng-ten và trong viễn vọng kính viễn vọng để quan sát.

Qua bài viết trên, HG Automation vừa cung cấp cho bạn đầy đủ thông tin về Encoder là gì – Một thành phần không thể thiếu trong các hệ thống điều khiển tự động. Những kiến thức được trình bày một cách rõ ràng, dễ hiểu sẽ giúp bạn nhanh chóng nắm bắt vai trò, nguyên lý hoạt động và ứng dụng của encoder trong các lĩnh vực công nghiệp. Hy vọng rằng, những thông tin hữu ích này sẽ là nguồn tham khảo quý báu, giúp bạn hiểu sâu hơn về encoder và ứng dụng chúng một cách hiệu quả trong công việc.

Bài viết liên quan:

• Phương pháp quản lý spare parts phổ biến hiện nay