Encoder tuyệt đối là một trong những thiết bị được sử dụng trong lĩnh vực tự động hóa công nghiệp và cũng là một linh kiện được ứng dụng trong các máy móc cần độ chính xác cao như CNC, servo, biến tần với mục đích cung cấp tín hiệu hồi tiếp (phản hồi). Vậy encoder tuyệt đối là gì? Và ứng dụng của chúng trong công nghiệp như thế nào? Hãy cùng Bảo An Automation tìm hiểu trong bài viết dưới đây.
Encoder tuyệt đối là gì? Encoder tuyệt đối hay còn gọi là bộ mã hóa vòng quay tuyệt đối (tên tiếng Anh là Absolute Encoder) là một thiết bị sử dụng để đo và ghi nhận vị trí, tốc độ và hướng quay của một cơ cấu chuyển động tròn. Sử dụng các cảm biến quang học hoặc từ tính để ghi lại thông tin về vị trí và chuyển động của trục quay. Các encoder này tạo ra các xung hoặc tín hiệu điện tương ứng với vòng quay và hướng quay của cơ cấu chuyển động.
Dưới đây là sự phân biệt giữa hai loại encoder này:
- Encoder tương đối (Relative Encoder): Encoder tương đối đo vị trí dựa trên sự thay đổi tương đối giữa các vị trí. Mỗi lần đọc giá trị, nó chỉ cung cấp thông tin về sự thay đổi vị trí so với vị trí ban đầu. Ví dụ, khi bạn quay một encoder tương đối một vòng đầy đủ, nó sẽ cung cấp một giá trị đọc tương ứng với một vòng quay đầy đủ, nhưng không xác định được vị trí tuyệt đối. Để xác định vị trí tuyệt đối, bạn phải biết vị trí ban đầu và tích hợp các thay đổi tương đối theo thời gian.
- Encoder tuyệt đối (Absolute Encoder): Encoder tuyệt đối cung cấp thông tin vị trí tuyệt đối một cách trực tiếp. Mỗi vị trí trong chu kỳ quay của encoder tương ứng với một giá trị duy nhất. Khi đọc giá trị từ encoder tuyệt đối, bạn có thể biết ngay vị trí chính xác của đối tượng. Điều này cho phép khởi động lại hệ thống mà không cần tính toán lại vị trí ban đầu.
Tổng quan, encoder tương đối chỉ cung cấp thông tin về sự thay đổi vị trí so với vị trí ban đầu, trong khi encoder tuyệt đối cung cấp thông tin về vị trí tuyệt đối một cách trực tiếp. Lựa chọn giữa hai loại encoder này phụ thuộc vào yêu cầu cụ thể của ứng dụng, bao gồm độ chính xác, khả năng định vị lại và tính ổn định của hệ thống.
Cấu tạo encoder tuyệt đối (Absolute Encoder) phức tạp hơn so với encoder tương đối để cung cấp thông tin về vị trí tuyệt đối của đối tượng. Dưới đây là các thành phần cơ bản trong một encoder tuyệt đối:
- Vòng mã hóa (đĩa quay): Vòng mã hóa là một đĩa có các dải mã hóa được phân chia thành các phần bằng nhau. Mỗi phần tương ứng với một giá trị vị trí duy nhất. Các mã hóa có thể là các vùng từ tính, các lỗ, hoặc các dải quang học.
- Cảm biến (Sensor): Cảm biến được đặt gần vòng mã hóa để đọc các mã hóa trên đĩa. Cảm biến có thể là cảm biến từ tính, cảm biến quang học hoặc cảm biến điện trở.
- Điện điều khiển (Control Electronics): Điện điều khiển là bộ phận điện tử xử lý và giải mã tín hiệu từ cảm biến. Nó chịu trách nhiệm xử lý và chuyển đổi các tín hiệu vị trí từ cảm biến thành dạng số để đọc vị trí tuyệt đối.
- Khi vòng mã hóa quay, các mã hóa trên đĩa sẽ được đọc bởi cảm biến và chuyển đổi thành các tín hiệu điện tương ứng. Điện điều khiển sẽ xử lý và giải mã các tín hiệu này để xác định vị trí tuyệt đối của đối tượng. Encoder tuyệt đối cung cấp các giá trị vị trí tuyệt đối một cách trực tiếp, loại bỏ nhu cầu tích hợp từ các thay đổi tương đối. Điều này giúp đạt được độ chính xác cao và khả năng định vị lại chính xác ngay cả khi hệ thống bị mất điện hoặc bị khởi động lại.
Nguyên lý hoạt động của encoder tuyệt đối dựa trên việc sử dụng một vòng mã hóa (Code Disc) và một cảm biến để xác định vị trí tuyệt đối của đối tượng. Dưới đây là nguyên lý cơ bản của encoder tuyệt đối:
- Cảm biến (Sensor): Cảm biến được đặt gần vòng mã hóa để đọc các mã hóa trên đĩa.. Cảm biến sẽ phát hiện và ghi nhận các biểu hiện trên vòng mã hóa để xác định vị trí tuyệt đối.
- Xử lý và giải mã: Các tín hiệu từ cảm biến được chuyển đến một bộ xử lý và giải mã đặc biệt. Bộ xử lý này sẽ phân tích các tín hiệu từ cảm biến và chuyển đổi chúng thành dạng số tương ứng với giá trị vị trí tuyệt đối trên vòng mã hóa. Thông qua quá trình giải mã này, vị trí tuyệt đối của đối tượng có thể được xác định chính xác.
- Giao diện và đọc giá trị: Giá trị vị trí tuyệt đối được truyền qua giao diện của encoder tuyệt đối để có thể đọc và sử dụng trong hệ thống điều khiển hoặc ứng dụng khác. Giao diện có thể là giao diện analog, giao diện số hoặc giao diện truyền thông như RS-485 hoặc Ethernet.
Qua các phần trên đã giúp các bạn hiểu được encoder tuyệt đối là gì? Cấu tạo encoder tuyệt đối và nguyên lý hoạt động của encoder tuyệt đối. Vậy encoder tuyệt đối được ứng dụng trong các lĩnh vực nào? Hãy cùng tìm hiểu ngay sau đây:
Encoder tuyệt đối có rất nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực công nghiệp và tự động hóa. Dưới đây là một số ví dụ về ứng dụng của encoder tuyệt đối:
- Máy CNC (Máy điều khiển số): Encoder tuyệt đối được sử dụng trong các trục chính và các trục động cơ của máy CNC để xác định vị trí chính xác của công cụ cắt. Điều này giúp đạt được độ chính xác cao và kiểm soát vị trí chính xác trong quá trình gia công.
- Robot công nghiệp: Encoder tuyệt đối được sử dụng trong các khớp và cần của robot công nghiệp để đo và điều khiển vị trí của các khớp và đầu tay robot. Điều này giúp robot hoạt động một cách chính xác và đáng tin cậy trong các ứng dụng như hàn, lắp ráp, và vận chuyển.
- Máy in và máy scan: Encoder tuyệt đối được sử dụng để xác định vị trí của đầu in hoặc đầu quét trên máy in và máy scan. Điều này giúp đảm bảo rằng hình ảnh được in hoặc quét chính xác và không bị lệch vị trí.
- Thiết bị y tế: Encoder tuyệt đối được sử dụng trong các thiết bị y tế như máy quét hình ảnh y khoa hoặc máy CT để xác định vị trí chính xác của các bộ phận quan trọng trong quá trình chẩn đoán và điều trị.
- Máy tự động hóa trong ngành công nghiệp: Encoder tuyệt đối được sử dụng trong các ứng dụng tự động hóa như máy móc đóng gói, máy phân loại, máy vận chuyển, và máy gia công để theo dõi và kiểm soát vị trí của các thành phần và sản phẩm.
- Xe hơi: Encoder tuyệt đối được sử dụng trong hệ thống điều khiển động cơ của xe hơi để xác định vị trí của các bộ phận như trục cam, vô lăng, và hệ thống phanh. Điều này giúp đạt được hiệu suất tối ưu và an toàn khi vận hành xe.
Tổng quát, Encoder tuyệt đối được sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu độ chính xác cao và đáng tin cậy trong việc xác định vị trí tuyệt đối của đối tượng trong các hệ thống tự động hóa và điều khiển.
