Đo tốc độ bằng Encoder - Hướng dẫn chi tiết từ A đến Z

Việc đo tốc độ bằng encoder đóng vai trò quyết định trong việc đảm bảo chính xác và hiệu suất của các hệ thống chuyển động. Encoder là công cụ đo lường linh hoạt và đáng tin cậy mang lại sự chính xác và đồng nhất trong quá trình theo dõi vận tốc.

Việc đo tốc độ bằng encoder không chỉ là một phần quan trọng của công nghiệp và tự động hóa mà còn đóng vai trò quyết định trong việc đảm bảo chính xác và hiệu suất của các hệ thống chuyển động. Encoder, như một công cụ đo lường linh hoạt và đáng tin cậy mang lại sự chính xác và đồng nhất trong quá trình theo dõi vận tốc của các đối tượng chuyển động. Hãy cùng Berubco tìm hiểu việc đo tốc độ bằng encoder và những lợi ích mà nó mang lại nhé.

Đo tốc độ bằng encoder

Encoder là gì?

Encoder là gì

Encoder, hay còn được gọi là Rotary Encoder, là một thiết bị cảm biến chuyển động cơ học được sử dụng để tạo ra tín hiệu analog hoặc tín hiệu kỹ thuật số phản ánh chuyển động. Thiết bị này có khả năng chuyển đổi các loại chuyển động như chuyển động tịnh tiến hoặc chuyển động quay của trục thành tín hiệu đầu ra số hoặc xung.

Encoder thường được áp dụng chủ yếu để phát hiện vị trí, hướng di chuyển, và tốc độ của động cơ bằng cách đếm số vòng quay của trục. Có thể tưởng tượng rằng Encoder thực hiện vai trò tương tự như bộ phận công tơ mét trên xe máy hoặc ô tô.

Hình ảnh encoder

Trong lĩnh vực công nghiệp chế tạo máy và gia công cơ khí tự động, đặc biệt là trong máy CNC (máy cắt, máy tiện, máy phay, máy bào, ...), Encoder thường được tích hợp trong các cánh tay robot để điều khiển và xác định góc quay của dao hoặc bàn gá. Thông số này thường được hiển thị trực tiếp trên máy tính dưới dạng đường thẳng hoặc góc quay.

Cấu tạo của Encoder

Cấu tạo của Encoder

Một bộ đo tốc độ bằng encoder bao gồm các thành phần chính sau:

• Thân và trục: phần cơ bản của thiết bị.
• Nguồn phát sáng (light source): thường là một đèn LED.
• Đĩa mã hóa (code disk): có các rãnh nhỏ quay quanh trục. Khi đĩa quay và đèn LED chiếu lên mặt đĩa, sự ngắt quãng xảy ra do rãnh trên đĩa. Các rãnh này chia vòng tròn 360 độ thành các góc bằng nhau, và một đĩa có thể có nhiều dãy rãnh từ tâm tròn.
• Bộ cảm biến ánh sáng thu tín hiệu (photosensor): là một cảm biến quang điện để nhận tín hiệu từ đĩa quay.
• Bo mạch điện tử (electronic board): chịu trách nhiệm khuếch đại tín hiệu thu được từ cảm biến.

Lợi ích của việc đo tốc độ bằng Encoder

Lợi ích của việc đo tốc độ bằng Encoder

Đo tốc độ bằng encoder mang lại nhiều lợi ích quan trọng trong các hệ thống đo lường và điều khiển chuyển động. Dưới đây là một số lợi ích chính của việc đo tốc độ bằng encoder:

• Đo tốc độ bằng encoder cung cấp độ chính xác cao trong việc đo lường vị trí, tốc độ và hướng quay, đảm bảo tính tin cậy của dữ liệu thu thập được.
• Các loại encoder có thể đo lường vị trí, tốc độ và hướng quay theo nhiều chiều, làm cho chúng đa dạng và linh hoạt.
• Encoder có khả năng phục hồi sau sự cố, giúp duy trì độ chính xác và vị trí đúng trong trường hợp xảy ra sự cố hệ thống.
• Thông tin từ việc đo tốc độ bằng encoder được sử dụng để kiểm soát hiệu suất của động cơ và hệ thống chuyển động, giúp tối ưu hóa vận hành.
• Encoder có thể dễ dàng tích hợp vào nhiều loại máy móc và hệ thống khác nhau, từ máy CNC đến robot công nghiệp.
• Đo tốc độ bằng encoder giúp giảm thiểu sai lệch và đảm bảo rằng vị trí và thông số chuyển động đúng đắn.
• Sự chính xác của đo tốc độ bằng encoder đảm bảo phản hồi chính xác về vị trí và tốc độ, quan trọng trong quá trình điều khiển chuyển động.
• Encoder thường có độ bền cao, đặc biệt là các loại encoder chịu môi trường khắc nghiệt.
• Sử dụng encoder giúp tối ưu hóa tiêu thụ năng lượng trong các hệ thống chuyển động và đo lường.

Cách đo tốc độ bằng encoder

Nguyên lý đo tốc độ bằng encoder

Nguyên lý đo tốc độ bằng encoder

Nguyên lý đo tốc độ bằng encoder dựa trên quan sát và đếm số lượng xung (pulses) phát ra từ đối tượng quay, chẳng hạn như trục động cơ, trong một khoảng thời gian nhất định. Mỗi xung được tạo ra bởi sự đi qua hoặc một lỗ trên đĩa mã hóa (code disk) hoặc bởi các biến đổi ánh sáng qua các rãnh trên đĩa.

Quy ước thông thường là một chu kỳ xung tương ứng với một vòng quay đầy đủ của đối tượng quay. Đối với encoder mã nhị phân, mỗi chu kỳ xung tương ứng với một bít thông tin. Trong trường hợp encoder mã Gray, mỗi chu kỳ xung có thể tương ứng với một sự thay đổi bít duy nhất.

Quan sát đo tốc độ bằng encoder

Khi đối tượng quay, ánh sáng được chuyển qua các rãnh hoặc lỗ trên đĩa mã hóa, tạo ra các xung. Bộ cảm biến ánh sáng (photosensor) nhận biến đổi ánh sáng này và tạo ra các xung tương ứng. Đếm số lượng xung trong một khoảng thời gian cố định cho phép tính toán tốc độ quay của đối tượng.

Từ số lượng xung và khoảng thời gian đo, có thể sử dụng một công thức đơn giản để tính toán tốc độ quay, thường được biểu diễn theo đơn vị vòng quay mỗi phút (RPM) hoặc radian mỗi giây (rad/s).

Các bước thực hiện đo tốc độ bằng encoder

Các bước thực hiện đo tốc độ bằng encoder

Để thực hiện đo tốc độ bằng encoder, bạn có thể tuân theo các bước cơ bản sau:

• Bước 1: Đầu tiên, đảm bảo rằng encoder được lắp đặt một cách chính xác và an toàn trên đối tượng cần đo tốc độ, chẳng hạn như trục động cơ. Kiểm tra xem đĩa mã hóa (code disk) hoặc bất kỳ thành phần nào khác của encoder có được lắp đặt đúng cách không.
• Bước 2: Kết nối đầu ra của encoder với thiết bị đo hoặc bộ đếm sử dụng cáp kết nối chất lượng.
• Bước 3: Xác định đơn vị đo tốc độ bằng encoder mà bạn muốn sử dụng, chẳng hạn như vòng quay mỗi phút (RPM) hoặc radian mỗi giây (rad/s).
• Bước 4: Thiết lập bộ đếm để đếm số lượng xung từ encoder trong một khoảng thời gian nhất định.
• Bước 5: Khi đối tượng bắt đầu quay, ghi nhận dữ liệu từ encoder. Đọc số lượng xung đã được đếm hoặc thông tin tốc độ từ bộ đếm.
• Bước 6: Sử dụng công thức tốc độ:

- Đối với RPM: Tốc độ (RPM) = Số lượng xungSố xung mỗi vòng quay x 1Thời gian đo x 60

- Đối với rad/s: Tốc độ (rad/s) = 2.Số lượng xungSố xung mỗi vòng quay x 1Thời gian đo

• Bước 7: Kiểm tra kết quả với các giá trị hiệu chuẩn (nếu có) để đảm bảo độ chính xác của dữ liệu đo được.
• Bước 8:  Lưu trữ dữ liệu đo được để theo dõi và phân tích sau này.

Lưu ý rằng các bước cụ thể có thể thay đổi tùy thuộc vào loại encoder và thiết bị đo sử dụng.

Encoder có những loại nào? 

Encoder vòng quay tuyệt đối

Encoder tuyệt đối

Encoder tuyệt đối sử dụng đĩa mã hóa theo mã nhị phân hoặc mã Gray. Thiết bị này bao gồm các thành phần như bộ phát ánh sáng (LED), đĩa mã hóa chứa dải băng mang tín hiệu, và bộ thu ánh sáng nhạy với ánh sáng phát ra (photosensor).

Đĩa mã hóa được chế tạo từ vật liệu trong suốt, được chia thành các mặt đĩa với các góc đều và các đường tròn đồng tâm. Cụ thể, các đường tròn đồng tâm và bán kính giới hạn các góc tạo thành các phân tố diện tích.

Dải băng là một tập hợp các phân tố diện tích được giới hạn bởi hai vòng tròn đồng tâm. Số lượng dải băng phụ thuộc vào loại sản phẩm cụ thể. Mỗi dải băng đi kèm với một đèn LED và một bộ thu để thu nhận tín hiệu.

Encoder vòng quay tương đối

Encoder tương đối

Encoder tương đối tạo ra tín hiệu tăng dần hoặc theo chu kỳ và có cấu trúc khá tương đồng với encoder tuyệt đối, với sự khác biệt chủ yếu nằm ở đĩa mã hóa.

Đĩa mã hóa của encoder tương đối bao gồm một dải băng tạo xung, được chia thành nhiều lỗ đồng đều và cách đều nhau. Có thể sử dụng chất liệu trong suốt để cho phép ánh sáng chiếu qua.

Khi đĩa mã hóa quay, mỗi lần ánh sáng chiếu qua một lỗ, bộ thu của thiết bị sẽ nhận tín hiệu từ đèn LED. Tại thời điểm này, encoder sẽ ghi giá trị lên một biến đếm, đồng thời ghi nhận sự thay đổi trong tín hiệu để tạo ra một chuỗi giá trị tương ứng.

Ưu - nhược điểm của vòng quay tương đối & tuyệt đối

Ưu - nhược điểm của vòng quay tương đối & tuyệt đối

Ứng dụng của đo tốc độ bằng encoder

Ứng dụng của đo tốc độ bằng encoder

• Điều khiển động cơ: Encoder được áp dụng để đo và điều khiển vị trí, tốc độ và hướng quay trong các hệ thống điều khiển động cơ, giúp đạt được độ chính xác cao trong quá trình điều khiển động cơ và vị trí.
• Hệ thống tự động hóa: Encoder được sử dụng để theo dõi và điều khiển các thiết bị di chuyển như robot công nghiệp, máy móc tự động, hệ thống cơ khí tự động và các hệ thống vận chuyển, đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo hiệu suất và chính xác của hệ thống tự động hóa.
• Máy CNC (Computer Numerical Control): Trong máy CNC, mã hóa encoder được sử dụng để đo vị trí và chuyển động của các trục chuyển động. Nhằm đảm bảo độ chính xác và định vị chính xác trong quá trình gia công.
• Đo lường và kiểm tra: Mã hóa encoder chủ yếu được tích hợp vào thiết bị đo lường và kiểm tra để đo và ghi lại thông tin về vị trí, góc quay, vận tốc và các thông số khác, giúp nâng cao độ chính xác trong quá trình đo lường và kiểm tra.
• Các ứng dụng robot: Trong các ứng dụng robot, encoder được sử dụng để điều khiển chuyển động, đo vị trí và chuyển động của các khớp robot, đồng thời cung cấp phản hồi chính xác về vị trí và tốc độ của robot.
• Các hệ thống tạo tín hiệu và xử lý tín hiệu: Mã hóa encoder đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp tín hiệu chính xác và đáng tin cậy để đo và ghi lại các thông số chuyển động, được sử dụng trong các hệ thống tạo tín hiệu và xử lý tín hiệu trong ngành công nghiệp.

Địa chỉ cung cấp máy đo tốc độ bằng encoder uy tín

Địa chỉ cung cấp máy đo tốc độ bằng encoder

Nếu bạn đang tìm kiếm một địa chỉ đáng tin cậy cung cấp bộ đo tốc độ bằng encoder, thì Berubco là sự lựa chọn hàng đầu mà bạn không nên bỏ qua. Chúng tôi tự hào là nhà sản xuất và nhà cung cấp bộ đo tốc độ bằng encoder chất lượng cao, được tin dùng rộng rãi trên thị trường. Dưới đây là những lý do mà bạn nên chọn lựa sản phẩm đo tốc độ bằng encoder của Berubco:

• Bộ đo tốc độ bằng encoder của chúng tôi cam kết mang lại chất lượng tốt nhất với mức giá cực kỳ hợp lý.
• Bộ đo tốc độ bằng encoder được sản xuất trên dây chuyền hiện đại, đảm bảo đạt đến tiêu chuẩn chất lượng cao, vững chắc và có tuổi thọ cao.
• Đội ngũ tư vấn viên của chúng tôi là những người nhiệt tình, sẵn sàng hỗ trợ bạn trong việc lựa chọn sản phẩm đo tốc độ bằng encoder phù hợp với nhu cầu của bạn.
• Bộ đo tốc độ bằng encoder không chỉ đảm bảo chất lượng mà còn mang lại giá thành cạnh tranh nhất trên thị trường.

Trên đây là những thông tin về đo tốc độ bằng encoder mà chúng tôi muốn chia sẻ đến bạn. Việc đo tốc độ bằng encoder đóng vai trò quan trọng trong nhiều ứng dụng công nghiệp và điều khiển động cơ nhằm mang lại tính ổn định và độ tin cậy cao. Nếu quý khách hàng có nhu cầu sử dụng đo tốc độ bằng encoder, vui lòng liên hệ ngay Berubco qua Hotline (+84) 28 37907619 để được trợ tư vấn nhé!