Encoder tuyệt đối là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động chi tiết
Vừa qua Uniduc đã chia sẻ đến các bạn các thông tin về encoder tương đối. Hôm nay chúng ta sẽ tiếp tục tìm hiểu về encoder tuyệt đối để xem encoder tuyệt đối là gì? Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của nó như thế nào các bạn nhé!
I. Encoder tuyệt đối là gì?
Encoder tuyệt đối là các thiết bị phản hồi cung cấp tốc độ, thông tin vị trí bằng cách xuất ra một từ hoặc bit kỹ thuật số liên quan đến chuyển động. Không giống như các encoder tương đối tạo ra một luồng xung có mặt khắp nơi, các encoder tuyệt đối này tạo ra các từ hoặc bit duy nhất cho mỗi vị trí.
Bằng cách xuất ra một từ hoặc bit kỹ thuật số thay vì một luồng xung, encoder quay tuyệt đối cung cấp một số lợi thế như sau:
- Độ phân giải tổng thể cao hơn so với encoder tương đối
- Hiệu suất khởi động tốt hơn vì thời gian homing thấp (hoặc vị trí ban đầu)
- Phát hiện chuyển động chính xác dọc theo nhiều trục
- Nhiều giao thức đầu ra để tích hợp điện tử tốt hơn
- Phục hồi tốt hơn từ sự cố hệ thống hoặc mất điện
II. Các loại encoder tuyệt đối.
Encoder tuyệt đối có thể được phân loại dựa trên loại công nghệ cảm biến (quang hoặc từ) hoặc đầu ra của chúng qua nhiều vòng của trục động cơ (một vòng hoặc nhiều vòng).
Loại encoder quang sử dụng đĩa mã hoá có dấu và đèn LED chiếu sáng qua chiếc đĩa đó. Khi đĩa quay với trục động cơ, có thể phát hiện thay đổi vị trí. Đối với encoder tuyệt đối từ tính, các điểm đánh dấu quang học được thay thế bằng các cực từ và đèn LED được thay thế bằng một mảng cảm biến từ.
Mặc dù tất cả các encoder quay tuyệt đối cung cấp phản hồi dựa trên vòng quay của trục (vị trí của encoder trong vòng 360 độ hoặc một vòng quay), sự khác biệt giữa các ứng dụng được dựa trên yêu cầu để biết số lần mã hóa đã thực hiện một vòng quay hoàn chỉnh hoặc nhiều vòng quay. Encoder tuyệt đối nhiều vòng quay cung cấp phản hồi bổ sung cho số vòng quay 360 độ.
III. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động.
Cấu tạo của encoder tuyệt đối bao gồm:
- Một đĩa quay được mã hóa theo các rãnh đồng tâm.
- Đầu dọc gồm các tia sáng và tế bào quang điện.
Một encoder quay tuyệt đối xác định vị trí của nó bằng cách sử dụng điểm tham chiếu tĩnh. Phương pháp này hơi khác nhau tùy thuộc vào loại encoder đó là quang hay từ, nhưng nguyên tắc là như nhau.
Thiết bị này hoạt động bằng cách xuất ra một từ kỹ thuật số bit khi trục quay. Trong đó có hai đĩa, cả hai đều có vòng tròn đồng tâm với điểm đánh dấu bù. Một đĩa được cố định vào trục trung tâm, đĩa còn lại di chuyển tự do. Khi đĩa quay, các điểm đánh dấu dọc theo rãnh của encoder sẽ thay đổi vị trí trên đĩa cố định. Mỗi cấu hình dọc theo đĩa của encoder quay tuyệt đối đại diện cho một mã nhị phân duy nhất. Dựa vào mã nhị phân đó mà chúng ta xác định vị trí tuyệt đối của đối tượng. Đối với các encoder tuyệt đối quang, điểm đánh dấu là một lỗ mở cho phép ánh sáng. Còn đối với encoder từ tính, các điểm đánh dấu là một mảng cảm biến từ đi qua một nam châm và phát hiện vị trí của các cực từ.
IV. Các ưu điểm của encoder tuyệt đối.
Sản phẩm cung cấp các lợi thế độc đáo so với các encoder tương đối. Chúng có một mã duy nhất đối với từng vị trí trục, có nghĩa là chúng có thể cung cấp thông tin vị trí rất độc đáo vì không có hai vị trí trên rãnh giống hệt nhau. Chúng đo vị trí thực tế bằng cách tạo ra một luồng mã kỹ thuật số duy nhất đại diện cho vị trí thực tế của encoder. Do đó, chúng không yêu cầu bảng chú dẫn hoặc điểm tham chiếu. Điều này cũng tạo cho encoder tuyệt đối một lợi thế trong các ứng dụng trở về vị trí nguồn có thể gây ra sự cố trong trường hợp mất điện.
Bên cạnh đó, nó còn cung cấp các tùy chọn có độ phân giải cao hơn so với encoder tương đối. Trong khi các encoder đó phải thêm nhiều gia số vào một rãnh trên đĩa mã hoá, từ đó bị giới hạn ở kích thước vật lý của đĩa và số lượng xung có thể được giải mã so với tốc độ quay của encoder (đáp ứng tần số), encoder tuyệt đối thêm các rãnh bổ sung để đạt được độ phân giải cao hơn và không liên tục tạo ra một luồng xung. Thay vào đó, chúng bị giới hạn bởi số lần encoder được thẩm vấn trong một khoảng thời gian mẫu nhất định về tốc độ truyền.
V. Các lựa chọn thay thế cho encoder tuyệt đối.
Nếu tính đơn giản của hệ thống tổng thể quan trọng hơn hiệu năng, thì có những lựa chọn thay thế cho encoder tuyệt đối bao gồm encoder tương đối và resolver.
1. Encoder tuyệt đối và resolver.
Resolver chính là tiền thân cơ điện cho bộ mã hóa, dựa trên công nghệ ở thời Thế chiến II. Một dòng điện tạo ra một từ trường dọc theo một cuộn dây trung tâm. Có hai cuộn dây vuông góc với nhau. Một cuộn dây được cố định tại chỗ, và cuộn dây khác di chuyển khi đối tượng di chuyển. Những thay đổi về cường độ và vị trí của hai từ trường tương tác cho phép resolver xác định chuyển động của vật thể.
Resolver có cấu tạo đơn giản và rất đáng tin cậy kể cả trong các điều kiện khắc nghiệt, từ phạm vi nhiệt độ lạnh và nóng cho đến sự tiếp xúc với bức xạ và thậm chí cả sự giao thoa cơ học từ những cú rung và sốc. Tuy nhiên, bản chất bao dung của các resolver đối với cả nguồn gốc và lắp ráp ứng dụng phải trả giá bằng khả năng hoạt động của chúng trong các thiết kế ứng dụng phức tạp vì chúng không thể tạo ra dữ liệu đủ chính xác. Không giống như encoder tuyệt đối, resolver chỉ xuất dữ liệu tương tự, có thể yêu cầu các thiết bị điện tử chuyên dụng để kết nối.
2. Encoder tuyệt đối và encoder tương đối.
Encoder tương đối xác định vị trí tương đối, chỉ nhìn vào sự khác biệt giữa các phép đo. Công cụ của encoder gửi các xung trong các kênh (được gọi là tứ giác) và các độ lệch trong các xung này biểu thị chuyển động.
Chúng cung cấp phản hồi khoảng cách và tốc độ tuyệt vời. Và vì có ít cảm biến liên quan nên các hệ thống vừa đơn giản vừa rẻ tiền. Tuy nhiên, chúng dễ bị ảnh hưởng bởi các yếu tố môi trường và có thể mất độ phân giải ở tốc độ cao do giới hạn tần số đầu ra. Chúng cũng bị giới hạn bởi chỉ cung cấp thông tin thay đổi, vì vậy encoder yêu cầu một thiết bị tham chiếu để tính toán chuyển động.
VI. Tình huống tuyệt đối: Khi bạn cần encoder tuyệt đối.
Bản thân encoder quay tuyệt đối hiểu được thông tin định vị - không cần phải dựa vào các thiết bị điện tử bên ngoài để cung cấp chỉ số cơ bản cho vị trí của nó. Nó cho phép các ứng dụng dựa trên định vị phi tuyến tính hoạt động mà không cần thêm các thành phần bên ngoài.
Trong thực tế, thiết bị này cho phép làm việc chính xác hơn từ các ứng dụng:
- Xác định hướng đa trục cho máy CNC được sử dụng trong sản xuất linh kiện
- Tự động xác định chiều cao của giường cắt kéo được sử dụng trong bệnh viện
- Định vị chính xác nhiều bộ ổn định cho các phương tiện lớn như cần cẩu hoặc thang máy trên không
- Di chuyển cửa tự động hoặc vịnh mà không có công tắc giới hạn
- Tiếp tục di chuyển robot sạch sẽ cả sau khi mất điện
Robot tự hành AGV (Automation Guided Vehicle) có mấy loại?
Giá xe tự hành AGV 2021 là bao nhiêu?
Robot AGV vận chuyển thùng carton trong kho
Đặc biệt khi so sánh với resolver và encoder tương đối, sức mạnh rõ ràng của encoder tuyệt đối chính là cách mà khả năng định vị chính xác của chúng ảnh hưởng đến hiệu suất ứng dụng tổng thể.
Vậy là chúng ta đã biết encoder tuyệt đối là gì? Cấu tạo, nguyên lý hoạt động ra sao. Uniduc hy vọng các thông tin mà chúng tôi chia sẻ sẽ giúp ích cho các bạn trong quá trình tìm hiểu và lên kế hoạch cho doanh nghiệp của mình.
Uniduc là một trong những đơn vị cung cấp thiết bị công nghệ tiên tiến, hiện đại uy tín hàng đầu tại TP Hồ Chí Minh. Uniduc còn chuyên cung cấp các giải pháp phần mềm quản lý doanh nghiệp, bạn có thể liên hệ chúng tôi để được sử dụng miễn phí, với chi phí tốt nhất.. Với phương châm đặt chất lượng và sự hài lòng của khách hàng làm kim chỉ nam, Uniduc luôn cập nhật những mẫu mã thiết bị công nghiệp mới nhằm đưa ra những giải pháp hiệu quả chất.
