Encoder là gì?

Encoder, hay còn gọi là bộ mã hóa, là một thiết bị cảm biến có nhiệm vụ chuyển đổi chuyển động cơ học hoặc vị trí góc của một trục, bánh răng thành tín hiệu điện tử. Các tín hiệu này sau đó sẽ được gửi đến bộ điều khiển hoặc hệ thống xử lý để phân tích và thực hiện các hành động điều khiển chính xác.

Cấu tạo của Encoder

• 1 đèn Led làm nguồn phát sáng
• Bảng mạch điện tác dụng khuếch đại tín hiệu
• 1 mắt thu quang điện thẳng hàng
• 1 đĩa quay khoét lỗ gắn vào trục động cơ

Vai trò của Encoder trong định vị trục và phản hồi vị trí

Định vị trục

• Encoder có nhiệm vụ cung cấp dữ liệu chính xác về vị trí góc hoặc khoảng cách di chuyển của trục.
• Thông tin này giúp bộ điều khiển xác định được trục đang ở đâu trong không gian, từ đó ra lệnh di chuyển hoặc điều chỉnh chính xác theo yêu cầu.
• Nhờ khả năng định vị liên tục, Encoder giúp hạn chế sai số tích lũy, đảm bảo hệ thống vận hành ổn định trong suốt quá trình làm việc.

Phản hồi vị trí

• Trong các hệ thống điều khiển vòng kín, Encoder đóng vai trò như "giác quan" của hệ thống.
• Encoder liên tục gửi tín hiệu phản hồi về bộ điều khiển, cung cấp thông tin thực tế về tốc độ, vị trí và hướng quay.
• Bộ điều khiển so sánh giá trị phản hồi với giá trị mục tiêu để kịp thời điều chỉnh, đảm bảo hoạt động chính xác, ổn định ngay cả khi có tải trọng thay đổi hoặc tác động từ môi trường bên ngoài.

Nguyên lý hoạt động của Encoder

Encoder là thiết bị dùng để chuyển đổi chuyển động cơ học hoặc vị trí thành tín hiệu điện tử. Nguyên lý hoạt động của encoder thay đổi tùy theo từng loại, nhưng nhìn chung đều dựa trên việc ghi nhận sự thay đổi vật lý (quang học, từ tính hoặc điện trở) và chuyển đổi thành tín hiệu để đo lường vị trí, tốc độ hoặc hướng di chuyển.

Encoder quay (Rotary Encoder)

Encoder quang học

• Sử dụng một đĩa quay có các khe hoặc vạch mờ đục xen kẽ, kết hợp với một nguồn sáng (thường là đèn LED) và cảm biến quang học.
• Khi đĩa quay, ánh sáng từ nguồn sáng sẽ bị chặn hoặc cho phép đi qua các khe, tạo ra các xung điện tử.
• Tần số của các xung này tỷ lệ thuận với tốc độ quay của trục và có thể đo được bằng đơn vị Hz.
• Độ phân giải của encoder càng cao (nhiều khe/vạch), tín hiệu đầu ra càng chi tiết và chính xác.

Encoder từ tính

• Sử dụng nam châm quay hoặc vòng từ tính cùng với cảm biến từ trường (như Hall Sensor).
• Khi nam châm quay, sự biến thiên của từ trường được cảm biến ghi nhận và chuyển đổi thành tín hiệu điện tử.
• Cách này cho phép encoder hoạt động ổn định ngay cả trong môi trường bụi bẩn hoặc ẩm ướt, nơi encoder quang học dễ bị ảnh hưởng.

Encoder tuyến tính (Linear Encoder)

Encoder quang học tuyến tính

• Thay vì đĩa tròn, encoder tuyến tính sử dụng một dải dài với các vạch mờ đục hoặc khe sáng.
• Khi dải này di chuyển qua nguồn sáng và cảm biến, các xung tín hiệu được tạo ra tương tự như encoder quang học quay.

Encoder điện trở tuyến tính

• Sử dụng một dải điện trở cố định và một điểm tiếp xúc trượt trên đó.
• Khi điểm tiếp xúc di chuyển, giá trị điện trở thay đổi tương ứng với vị trí.
• Sự thay đổi này được đo lường và chuyển đổi thành tín hiệu điện tử để xác định vị trí chính xác.

Các loại Encoder