Giới thiệu về Encoder, cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Đối với nhiều người biết rõ về cấu tạo và cách thức hoạt động của máy CNC thì không lạ gì bộ phận Encoder.

Nhưng còn với nhiều bạn mới tìm hiểu về lĩnh vực này thì có lẽ vẫn chưa hình dung được nguyên lý và cách hoạt động của nó.

Ở bài viết này, cmcdistribution.com.vn sẽ giới thiệu đến các bạn một cách chi tiết về cấu tạo, nguyên lý hoạt động và phân loại các dòng Encoder sau đây:

Giới thiệu về Encoder

Encoder là một bộ phận rất quan trọng trong sơ đồ cấu tạo của máy CNC. Có thể dễ hình dung rằng nó giống như bộ phận công tơ mét ở xe máy hay ô tô, nó sẽ đo đạc và hiển thị các thông số về tốc độ của máy cho người sử dụng biết thông qua hệ thống giám sát của máy tính điều khiển.

Encoder ở các hệ thống điều khiển tự động là bộ phận để đo lường dịch chuyển thẳng hoặc góc, đồng thời chuyển đổi vị trí góc/vị trí thẳng mà nó ghi nhận được thành tín hiệu nhị phân.

Chính nhờ những tín hiệu nhị phân này mà hệ thống vi tính cho ta biết được vị trí chính xác của trục hoặc bàn máy.

Cấu tạo của Encoder

Được cấu tạo gồm một đĩa tròn xoay, quay quanh trục. Trên đĩa được đục lỗ (rãnh), khi đĩa này quay và chiếu đèn led lên trên mặt đĩa thì sẽ có sự ngắt quãng.

Khi đó, phía mặt bên kia của đĩa, người ta đặt một con mắt thu (photosensor) để thu nhận tín hiệu từ đĩa quay.

Nguyên lý hoạt động của Encoder

Với các tín hiệu có ánh sáng chiếu qua, hoặc không có ánh sáng chiếu qua, người ta ghi nhận được đèn led có chiếu qua lỗ hay không. Số xung đếm được và tăng lên nó tính bằng số lần ánh sáng bị cắt!

Giả sử trên đĩa chỉ có 1 lỗ duy nhất thì cứ mỗi lần con mắt thu nhận được tín hiệu đèn led thì có nghĩa là đĩa đã quay được 1 vòng.

Đây là nguyên lý hoạt động của loại Encoder cơ bản, còn đối với với nhiều chủng loại khác thì đương nhiên đĩa quay sẽ có nhiều lỗ hơn và tín hiệu thu nhận cũng sẽ khác hơn.

Video chi tiết về nguyên lý hoạt động của encoder:

Phân loại 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…

Một số hình ảnh về các loại encoder

Loại xoay:

Loại thẳng

Loại dùng từ trường

Ứng dụng của Encoder trong ngành gia công cơ khí

Trong cấu tạo của máy CNC thì encoder được trang bị như là một thiết bị nhằm đo lường và tìm được vị trí chính xác của các trục máy cũng như vị trí dao cắt. Nhờ vậy mà việc gia công bằng máy CNC sẽ đạt được sự chính xác cao nhất.

Các thông số mà encoder ghi nhận sẽ được báo về hệ thống kiểm tra của máy vi tính thông minh, từ đó có thể điều chỉnh lại vị trí từng chi tiết nhỏ hay vị trí cắt dao cắt nhằm sửa chữa lỗi và hạn chế sai sót.

Biểu thị tốc độ

Khi máy bơm được kết nối với biến tần và bơm chất lòng vào bồn chứa. Để đảm bảo mọi thứ hoạt động trơn tru thì phải để cho chất lỏng này chảy vào với một tốc độ ổn định nhất. Encoder trong trường hợp này sẽ có tác dụng kiểm tra và phản hồi tốc độ hiện thực của dòng chảy.

Ứng dụng cho việc đo lường

Trong quá trình cắt các cuộn nhôm có kích thước lớn thành những tấm có kích thước nhất định. Khi đó encoder được gắn vào băng tải và có nhiệm vụ xác định nguyên vật liệu và tính chính xác kích thước. Giúp cho việc cắt được diễn ra chính xác và tốt nhất. Còn ngược lại khi encoder tính toán sai thì có nghĩa là nó đã bị hỏng.

Được ứng dụng trong việc đếm số lượng

Cũng như trên, encoder lần này cũng được gắn vào băng chuyền để thực hiện nhiệm vụ xác định thông số sản phẩm. Và khi xảy ra sự cố các sản phẩm không di chuyển ra khỏi trạm trong thời gian quy định. Đồng nghĩa với việc chúng đã bị hỏng và chúng ta cần thay chúng .

Sử dụng trong ngành cơ khí

Encoder giúp cho các máy CNC tính toán và xác định vị trí chính xác để thực hiện thao tác cắt chi tiết sản phẩm. Bên cạnh đó encoder còn giúp ghi nhận thông tin và gửi về bộ điều khiển PLC. Giúp cho việc điều chỉnh dao cắt được chính xác và dễ dàng hơn.

Sử dụng nhều trong các ngành công nghiệp khác

• Ô tô: được ứng dụng làm cảm biến cơ học, giúp cho việc kiểm soát tốc độ được tốt hơn.
• Điện tử và thiết bị văn phòng: được lắp đặt và sử dụng làm bộ mã hoá cho PC, máy in và máy quét,…
• Công nghiệp: được sử dụng cho việc dán nhãn (máy dán nhãn), đóng gói và chế tạo với bộ trục đơn – đa.
• Y tế: điều khiển sự chuyển động bằng kính hiển vi và máy quét y tế.
• Quân đội: được sử dụng trong các thiết bị ăng ten định vị
• Khoa học: sử dụng để định vị kính viễn vọng khi quan sát.

Trên đây là bài giới thiệu về Encoder, CNC Khắc đá hy vọng đã giúp cho các bạn dễ dàng hình dung ra chức năng, cách thức hoạt động của bộ phận cực kỳ quan trọng này của máy CNC. Từ đó có cái nhìn tổng quan và dễ dàng xử lý những vấn đề trong quá trình vận hành máy.