Người đăng tin:
Đặng Văn Chiến
385
28/11/2025
Bộ mã hóa/encoder là thiết bị không thể thiếu và được sử dụng phổ biến trong nhiều ứng dụng khác nhau như: tốc độ, hướng, khoảng cách,... giúp cho người dùng có được những thông tin chính xác. Có nhiều loại bộ mã hóa khác nhau được sử dụng cho các mục đích khác nhau, nhưng có hai loại bộ mã hóa được sử dụng phổ biến nhất là
bộ mã hóa tuyệt đối và tương đối. Vậy bộ mã hóa là gì? Bộ mã hóa tuyệt đối là gì? Bộ mã hóa tương đối là gì? Chúng có cấu tạo và ứng dụng gì trong đời sống và điểm khác nhau giữa bộ mã hóa tuyệt đối và tương đối là gì? Hãy cùng
Bảo An tìm hiểu trong bài viết sau đây.
Hình 1: Encoder/ bộ mã hóa là gì?
1.Tìm hiểu bộ mã hóa tuyệt đối và tương đối
Bộ mã hóa là gì? Bộ mã hóa hay còn có tên gọi khác là bộ mã hóa, bộ mã hóa vòng quay, là một bộ cảm biến chuyển động cơ học tạo ra tín hiệu kỹ thuật số để đáp ứng với chuyển động. Bộ mã hóa là thiết bị cơ học có khả năng biến đổi các chuyển động thành tín hiệu số hoặc tín hiệu xung.
Trên thị trường hiện nay, có rất nhiều các loại bộ mã hóa khác nhau với các tính năng và ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Nhưng có hai loại bộ mã hóa chính được sử dụng phổ biến là bộ mã hóa tương đối và tuyệt đối. Cụ thể như sau:
1.1. Bộ mã hóa tương đối (Incremental bộ mã hóa)
a. Bộ mã hóa tương đối là gì?
-
Bộ mã hóa tương đối hay còn gọi là encoder là một thiết bị cảm biến chuyển động, tạo ra các xung tín hiệu khi trục của nó quay hoặc chuyển động tịnh tiến. Bạn có thể hình dung nó giống như một chiếc đồng hồ đếm xung – mỗi xung tương ứng với một bước di chuyển nhỏ của trục. Hệ thống điều khiển sử dụng những xung này để theo dõi vị trí và tốc độ của trục.
- Tín hiệu đầu ra của bộ mã hóa tương đối thường là các tín hiệu sóng vuông, với tần số của chúng tỉ lệ thuận với tốc độ quay của trục. Điều này có nghĩa là khi trục quay nhanh hơn, số lượng xung tạo ra trong một khoảng thời gian nhất định sẽ nhiều hơn, giúp hệ thống biết được tốc độ và hướng quay của trục.
- bộ mã hóa tương đối thường được ứng dụng trong các ứng dụng có chi phí thấp, không yêu cầu độ chính xác tuyệt đối. Một số ứng dụng phổ biến của bộ mã hóa tương đối là ứng dụng trong hệ thống điều khiển động cơ, băng tải, robot công nghiệp.
Hình 2: Encoder/bộ mã hóa tương đối
b. Cấu tạo bộ mã hóa tương đối
- Cấu tạo bộ mã hóa tương đối bao gồm một bộ phát và thu ánh sáng (đèn LED phát và đèn LED thu) cùng với một đĩa mã hóa tròn hoặc thanh thẳng có các lỗ hoặc rãnh được bố trí theo một quy tắc nhất định.
- Đĩa mã hóa trong cấu tạo bộ mã hóa tương đối bao gồm các lỗ được xếp thành một dãy, chia đều và cách đều nhau. Các lỗ này có thể được sắp xếp theo mã nhị phân hoặc mã Gray, và đĩa thường có 1, 2 hoặc 3 vòng lỗ. Thêm vào đó, có một lỗ đặc biệt gọi là lỗ định vị giúp xác định vị trí ban đầu. Đĩa mã hóa thường được làm từ loại vật liệu trong suốt để ánh sáng có thể xuyên qua các lỗ.
- Khi đĩa mã hóa quay, ánh sáng từ đèn LED phát sẽ chiếu qua các lỗ trên đĩa và được đèn LED thu nhận lại, tạo ra các tín hiệu dạng xung. Các tín hiệu này tăng dần hoặc theo chu kỳ, giúp hệ thống đo lường biết được vị trí và tốc độ của trục đang quay.
Hình 3: Cấu tạo bộ mã hóa tương đối
c. Nguyên lý làm việc của bộ mã hóa tương đối
- Bộ mã hóa tương đối hoạt động trên nguyên lý tạo ra các xung điện khi trục của nó quay. Sau khi di chuyển bộ mã hóa gia tăng, một luồng xung nhị phân tỷ lệ với vòng quay của trục được tạo ra. Độ lệch pha của các xung được tạo ra cho biết hướng chuyển động và việc đếm các xung đó cho chúng ta biết vị trí của trục. Bộ mã hóa vòng quay gia tăng bao gồm một khe quay màu đen và một khe cố định giữa bộ phát và bộ thu. Khi trục bộ mã hóa quay, ánh sáng phát ra từ bộ phát đi qua các khoảng trống này và được bộ thu chuyển đổi thành tín hiệu dòng điện. Tín hiệu này tạo ra một sóng vuông ở đầu ra. Bộ mã hóa gia tăng có ít nhất 1 đầu ra A hoặc thường là 2 đầu ra, được gọi là B và A.
- Bộ mã hóa tương đối có thể đo được sự thay đổi vị trí nhưng không đo được vị trí tuyệt đối. Mỗi khi bật bộ mã hóa tương đối, xung được đếm từ 0, điều này có nghĩa là vị trí không được lưu trữ và phải ‘đặt lại hoặc tham chiếu’ vị trí trước khi bộ mã hóa bắt đầu đếm lại.
Hình 4: Nguyên lý làm việc của bộ mã hóa tương đối
2.2. Bộ mã hóa tuyệt đối (Absolute Encoder)
a. Bộ mã hóa tuyệt đối là gì?
-
Bộ mã hóa tuyệt đối là gì?
Encoder tuyệt đối hay bộ mã hóa vòng quay tuyệt đối là một thiết bị cảm biến giúp xác định vị trí chính xác của trục tại bất kỳ thời điểm nào. Thay vì chỉ tạo ra các xung như bộ mã hóa tương đối, bộ mã hóa tuyệt đối cung cấp một giá trị vị trí duy nhất cho mỗi góc quay của trục, cho phép hệ thống biết chính xác vị trí hiện tại của trục ngay cả sau khi mất nguồn hoặc khởi động lại.
- Ngoài việc đo vị trí, bộ mã hóa tuyệt đối còn có thể được sử dụng để tính toán tốc độ bằng cách so sánh sự thay đổi vị trí trong một khoảng thời gian ngắn. Từ đó, giá trị tốc độ có thể được truyền đến các thiết bị điều khiển khác trong hệ thống.
- bộ mã hóa tuyệt đối thường được ứng dụng trong các ứng dụng cần yêu cầu độ chính xác cao như: ứng dụng trong các máy CNC, Máy in và scan, thiết bị y tế, máy đóng gói trong công nghiệp
Hình 5: Encoder/bộ mã hóa tuyệt đối
--> Để hiểu thêm về bộ mã hóa tuyệt đối là gì? Hãy cùng tham khảo thông số kỹ thuật và hình ảnh của sản phẩm Bộ mã hóa vòng quay OMRON E6CP-AG5C 256 2M OMS được phân phối ở Bảo An
tại đây.
b. Cấu tạo bộ mã hóa tuyệt đối
- Bộ mã hóa tuyệt đối hoạt động dựa trên nguyên lý phát sáng và cảm biến ánh sáng. Nó gồm một nguồn sáng (LED), một đĩa mã hóa trong suốt, và một cảm biến nhạy với ánh sáng.
- Đĩa mã hóa trong bộ mã hóa tuyệt đối có các đường tròn đồng tâm và được chia thành nhiều góc bằng nhau. Khi trục quay, đĩa mã hóa này xoay theo và tạo ra một mô hình ánh sáng khác nhau tại mỗi vị trí. Cảm biến ánh sáng sẽ ghi lại mô hình này và từ đó xác định được vị trí chính xác của trục.
- Điều đặc biệt là tín hiệu từ bộ mã hóa tuyệt đối đã cung cấp thông tin vị trí chính xác mà không cần qua các bước xử lý phức tạp nào khác. Điều này giúp các kỹ sư chế tạo máy biết ngay được vị trí của trục mà không cần phải tính toán thêm.
Hình 6: Cấu tạo bộ mã hóa tuyệt đối
c. Nguyên lý hoạt động của bộ mã hóa tuyệt đối
- Nguyên lý hoạt động của bộ mã hóa tuyệt đối là hoạt động bằng cách xuất ra một từ kỹ thuật số của bit khi trục quay. Có hai đĩa đều có các vòng đồng tâm với các điểm đánh dấu bù. Một đĩa được cố định vào trục trung tâm, đĩa còn lại thì di chuyển tự do. Khi đĩa quay, các điểm đánh dấu dọc theo rãnh của bộ mã hóa tuyệt đối sẽ thay đổi vị trí trên đĩa cố định. Mỗi cấu hình dọc theo đĩa của bộ mã hóa vòng quay tuyệt đối đại diện cho một mã nhị phân duy nhất. Nhìn vào mã nhị phân trong bộ mã hóa vòng quay sẽ xác định vị trí tuyệt đối của đối tượng.
- Đối với bộ mã hóa tuyệt đối quang học, điểm đánh dấu là một lỗ cho phép ánh sáng đi qua. Đối với bộ mã hóa tuyệt đối từ tính, điểm đánh dấu là một mảng cảm biến từ tính đi qua nam châm và phát hiện vị trí của các cực từ.
3. Điểm khác nhau giữa bộ mã hóa tuyệt đối và tuơng đối
Bộ mã hóa tuyệt đối và tương đối là 2 loại bộ mã hóa được sử dụng phổ biến trong công nghiệp hiện nay. Dưới đây là các điểm khác nhau của bộ mã hóa tuyệt đối và tương đối.
| Bộ mã hóa tương đối |
Bộ mã hóa tuyệt đối |
| Bộ mã hóa tương đối phát ra các tín hiệu xung tăng dần hoặc theo chu kỳ |
Tín hiệu nhận được từ bộ mã hóa tuyệt đối cho biết chính xác vị trí của bộ mã hóa mà người dùng không cần xử lý thêm. |
| Bộ mã hóa vòng quay tương đối được sử dụng để đo tốc độ, vị trí và khoảng cách nhưng bộ mã hóa tương đối này không thể giữ vị trí được đo cuối cùng |
Bộ mã hóa tuyệt đối được sử dụng để đo vị trí góc nhưng bộ mã hóa này có thể giữ được vị trí đo cuối cùng. |
| Bộ mã hóa tương đối đ đếm tốc độ dựa trên sự tăng giảm số xung trên đơn vị thời gian |
Bộ mã hóa tuyệt đối có thể ghi nhớ vị trị khi bị mất nguồn do mỗi vị trí có mã tín hiệu riêng |
| Cần căn chuẩn lại vị trí gốc khi cài đặt |
Không cần căn lại vị trí gốc |
Bộ mã hóa vòng quay tương đối cần nguồn điện trong suốt quá trình hoạt động
|
Bộ mã hoá vòng quay tuyệt đối chỉ cần nguồn điện khi đọc dữ liệu
|
Tương ứng đĩa 2bit, cho ngõ ra dạng xung vuông pha AB, hoặc ABZ hoặc ABZA|B|Z| (A đảo, B đảo, Z đảo).
|
Tương ứng đĩa quay 8bit hay 8 dãy rãnh, cho ngõ ra dạng mã kỹ thuật số(BCD), Binary (nhị phân), hoặc Gray code.
|
Cấu tạo đơn giản, tiết kiệm cảm biến, chỉ sử dụng tối đa 3 nguồn sáng
|
Cần sử dụng đến 8 nguồn sáng |
Bị giới hạn bởi các thông số cung cấp thông tin, cần có thêm thiết bị tham chiếu để tính toán chuyển động
|
Cho biết được nhiều tham số thông tin |
Ưu điểm: giá thành rẻ, chế tạo đơn giản, xử lý tín hiệu trả về dễ dàng
|
Ưu điểm: giữ được giá trị tuyệt đối khi Bộ mã hóa mất nguồn
|
Nhược điểm: dễ bị sai lệch về xung khi trả về. Sẽ tích lũy sai số khi hoạt động lâu dài.
|
Nhược điểm: giá thành cao vì chế tạo phức tạp, đọc tín hiệu khó |
Kết luận: Qua bài viết trên, Bảo An đã giúp bạn hiểu được về bộ mã hóa là gì? bộ mã hóa tương đối và tuyệt đối là gì? Cấu tạo, nguyên lý làm việc cũng như nhũng điểm khác nhau giữa bộ mã hóa tương đối và tuyệt đối. Hy vọng bài viết sẽ giúp ích cho công việc của bạn.
FAQ – Câu hỏi thường gặp về bộ mã hóa, bộ mã hóa tuyệt đối và bộ mã hóa tương đối
1. Bộ mã hóa là gì và hoạt động như thế nào?
Bộ mã hóa (Encoder) là cảm biến chuyển động cơ học có chức năng biến đổi chuyển động quay hoặc tịnh tiến thành tín hiệu điện tử dạng xung hoặc tín hiệu số. Khi trục bộ mã hóa quay, các cảm biến quang học hoặc từ tính bên trong sẽ phát hiện sự thay đổi vị trí và gửi tín hiệu về bộ điều khiển, giúp hệ thống xác định tốc độ, hướng và vị trí chính xác.
2. Bộ mã hóa tuyệt đối là gì?
Bộ mã hóa tuyệt đối (Absolute Encoder) là loại bộ mã hóa có khả năng xác định vị trí chính xác của trục tại mọi thời điểm. Mỗi góc quay tương ứng với một mã tín hiệu duy nhất, nhờ đó thiết bị có thể nhớ vị trí kể cả khi mất nguồn. Loại này thường được ứng dụng trong các máy CNC, robot, thiết bị y tế, máy in hoặc dây chuyền đóng gói cần độ chính xác cao.
3. Bộ mã hóa tương đối là gì và nguyên lý hoạt động ra sao?
Bộ mã hóa tương đối (Incremental Encoder) tạo ra các xung tín hiệu tỷ lệ với tốc độ quay của trục. Hệ thống điều khiển sẽ đếm các xung này để xác định vị trí, hướng và tốc độ. Khi tắt nguồn, bộ mã hóa tương đối không lưu được vị trí cuối cùng nên cần hiệu chỉnh lại gốc khi khởi động.
4. Sự khác nhau giữa bộ mã hóa tuyệt đối và bộ mã hóa tương đối là gì?
Điểm khác biệt lớn nhất là khả năng lưu trữ vị trí. Bộ mã hóa tuyệt đối cung cấp giá trị vị trí tuyệt đối và nhớ được vị trí sau khi tắt nguồn, trong khi bộ mã hóa tương đối chỉ đo được thay đổi vị trí và mất dữ liệu khi ngắt điện. Ngoài ra, bộ mã hóa tuyệt đối có độ chính xác cao hơn nhưng giá thành cũng cao hơn so với loại tương đối.
5. Ứng dụng của bộ mã hóa trong công nghiệp là gì?
Bộ mã hóa được dùng phổ biến trong các hệ thống điều khiển công nghiệp như máy CNC, băng tải, robot, động cơ servo, thang máy, máy in và máy đóng gói. Nhờ khả năng cung cấp tín hiệu chính xác về tốc độ và vị trí, bộ mã hóa giúp tăng độ chính xác, ổn định và tự động hóa cho toàn bộ dây chuyền sản xuất.
