1. Khái niệm
- Encoder còn được gọi là bộ mã hóa quay hoặc bộ mã hóa trục, là một thiết bị cơ điện
có chức năng chuyển đổi vị trí góc hoặc chuyển động của trục hoặc trục thành tín
hiệu đầu ra tương tự hoặc kỹ thuật số. Bộ mã hóa được sử dụng để phát hiện vị trí
động cơ, hướng di chuyển, tốc độ… bằng cách đếm số vòng quay của trục. - Động cơ encoder đơn giản là 1 chiếc động cơ được tích hợp thêm với 1 cái encoder.
- Hiện nay, hầu hết động cơ từ servo đến DC đều là động cơ encoder.
2. Cấu tạo
- Cấu tạo encoder khá đơn giản, bao gồm:
- Thân và trục
- Nguồn phát sáng (lightsource): là 1 đèn LED
- Đĩa mã hóa (code disk): có rãnh nhỏ quay quanh trục, khi đĩa này quay và chiếu đèn
LED lên trên mặt đĩa thì sẽ có sự ngắt quãng xảy ra. Các rãnh trên đĩa chia vòng tròn
thành các góc bằng nhau. Một đĩa có thể có nhiều dãy rãnh tính từ tâm tròn. - Bộ cảm biến ánh sáng thu tín hiệu (photosensor): là một con mắt thu quang điện để
nhận tín hiệu từ đĩa quay - Bo mạch điện tử (electronic board): giúp khuếch đại tín hiệu
3. Nguyên lý hoạt động của encoder
- Encoder hoạt động theo nguyên lý đĩa quay quanh trục. Trên đĩa mã hóa có các rãnh
nhỏ để nguồn phát sáng chiếu tín hiệu quang qua đĩa. Chỗ có rãnh thì ánh sáng
xuyên qua được, chỗ không có rãnh ánh sáng không xuyên qua được. - Với các tín hiệu có, 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 được tính bằng số lần
ánh sáng bị cắt. - Cảm biến thu ánh sáng sẽ bật tắt liên tục để tạo ra các xung vuông. Việc sử dụng các
bộ mã hóa sẽ ghi nhận lại số xung và tốc độ xung. Tín hiệu dạng xung sẽ được truyền
về bộ xử lý trung tâm (vi xử lý, PLC,…) và từ đó sẽ biết được vị trí và tốc độ của động
cơ.
4. Các loại encoder
Tùy vào độ phức tạp của đĩa quay, độ chính xác của các loại encoder là khác nhau.
Từ đấy người ta chia encoder thành 2 loại chính: encoder tuyệt đối và encoder tương
đối.
- Encoder tuyệt đối (absolute encoder):
- Dựa vào tín hiệu của encoder có thể biết chính xác vị trí và tốc độ của động cơ mà
không cần xử lý thêm. - Sử dụng đĩa theo mã nhị phân hoặc mã Gray.
- Đĩa mã hóa ở Encoder được chế tạo từ vật liệu trong suốt, người ta đã chia mặt đĩa
thành các góc đều nhau cùng các đường tròn đồng tâm. Do đó, encoder có thể giữ
được vị trí kể cả khi mất nguồn. - Ưu điểm: dễ sử dụng, độ chính cao, giữ được vị trí sau khi mất nguồn.
- Nhược điểm: giá thành cao do độ phức tạp.
- Encoder tương đối (incremental encoder):
- Phát ra tín hiệu tăng dần hoặc theo chu kỳ.
- Đĩa mã hóa chỉ bao gồm một dãi băng tạo xung, thường được chia thành nhiều lỗ
bằng nhau và được cách đều nhau. - Ưu điểm: giá thành rẻ, chế tạo đơn giản.
- Nhược điểm: Độ chính xác thấp, sai số cao đặc biệt khi hoạt động lâu dài.
5. Ứng dụng/ cách sử dụng trong robotics
- Đo tốc độ: Encoder có thể được sử dụng để đo tốc độ thực tế của robot, bằng cách
gắn trực tiếp encoder vào các động cơ chạy bánh, hoặc các cơ chế bằng cách gắn
encoder vào động cơ chạy cơ chế hoặc vào trục quay của cơ chế (Ví dụ: đo tốc độ
quay của động cơ bắn). - Xác định vị trí: Encoder có thể được sử dụng để xác định chính xác vị trí của robot
hoặc của cơ chế. (Ví dụ: xác định vị trí chính xác của cánh tay quay
Tài liệu được trích dẫn, tham khảo từ các nguồn:
- Tài liệu team First Global Challenge VietNam
License.
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial ShareAlike 4.0 International License.
