Encoder

Encoder là thiết bị đo lường quan trọng trong hệ thống điều khiển chuyển động và tự động hóa công nghiệp, có nhiệm vụ chuyển đổi chuyển động quay hoặc tịnh tiến thành tín hiệu điện để PLC, servo drive, biến tần hoặc bộ điều khiển có thể xác định vị trí, tốc độ và hướng chuyển động. Encoder đóng vai trò “giác quan vị trí” cho máy móc, đặc biệt trong các hệ thống yêu cầu độ chính xác cao.

1. Encoder là gì?

Encoder là thiết bị cảm biến dùng để mã hóa chuyển động cơ học thành tín hiệu điện dạng xung hoặc dữ liệu số. Thông qua tín hiệu này, hệ thống điều khiển có thể:

• Xác định vị trí trục

• Đo tốc độ quay

• Nhận biết chiều quay

• Đồng bộ chuyển động nhiều trục

Encoder thường được gắn trực tiếp vào trục động cơ, trục vít, băng tải hoặc cơ cấu chuyển động.

2. Vai trò của encoder trong hệ thống tự động hóa

2.1. Đo vị trí và tốc độ

• Xác định chính xác vị trí trục quay.

• Đo tốc độ động cơ theo thời gian thực.

2.2. Điều khiển chuyển động chính xác

• Cung cấp phản hồi cho servo drive và biến tần vector.

• Đảm bảo chuyển động đúng vị trí, đúng tốc độ.

2.3. Đồng bộ nhiều trục

• Ứng dụng trong máy in, máy đóng gói, robot.

• Đảm bảo các trục chuyển động nhịp nhàng.

3. Phân loại encoder phổ biến

3.1. Encoder gia tăng (Incremental Encoder)

Đặc điểm:

• Xuất tín hiệu xung A, B (và Z – xung gốc).

• Chỉ xác định vị trí tương đối.

• Mất vị trí khi mất nguồn.

Ưu điểm:

• Giá thành thấp.

• Phổ biến, dễ thay thế.

Ứng dụng:

• Đo tốc độ.

• Điều khiển băng tải, máy đóng gói.

3.2. Encoder tuyệt đối (Absolute Encoder)

Đặc điểm:

• Mỗi vị trí có một mã duy nhất.

• Biết vị trí ngay khi cấp nguồn.

Ưu điểm:

• Độ chính xác cao.

• Không cần homing lại sau mất điện.

Ứng dụng:

• Robot, máy CNC.

• Hệ thống yêu cầu định vị chính xác cao.

3.3. Encoder quay và encoder tuyến tính

• Encoder quay: đo chuyển động tròn (phổ biến nhất).

• Encoder tuyến tính: đo chuyển động thẳng (thước quang, thước từ).

4. Tín hiệu đầu ra của encoder

4.1. Encoder tín hiệu xung

• A, B, Z (quadrature).

• TTL, HTL.

4.2. Encoder truyền thông số

• SSI

• CANopen

• Profibus

• Profinet

• EtherCAT

➡ Phổ biến trong hệ thống servo và PLC cao cấp.

5. Thông số kỹ thuật quan trọng của encoder

5.1. Độ phân giải (PPR / CPR / Bit)

• Incremental: xung/vòng (100, 1024, 2048, 5000…).

• Absolute: số bit (12-bit, 16-bit…).

➡ Độ phân giải càng cao → độ chính xác càng lớn.

5.2. Điện áp cấp

• 5VDC

• 12–24VDC

5.3. Kiểu trục và cơ khí

• Trục đặc / trục rỗng.

• Kích thước trục, kiểu khớp nối.

5.4. Cấp bảo vệ

• IP50: môi trường sạch.

• IP65 / IP67: môi trường bụi, ẩm.

6. Ứng dụng thực tế của encoder

6.1. Trong hệ thống servo

• Phản hồi vị trí và tốc độ.

• Điều khiển chính xác trục servo.

6.2. Trong biến tần điều khiển vector

• Điều khiển vector có encoder.

• Tăng mô-men và độ ổn định ở tốc độ thấp.

6.3. Trong máy móc công nghiệp

• Máy đóng gói, máy in, máy cắt.

• Máy cuộn – xả cuộn.

6.4. Trong robot và CNC

• Định vị chính xác nhiều trục.

• Đồng bộ chuyển động phức tạp.

7. Ưu và nhược điểm của encoder

7.1. Ưu điểm

• Độ chính xác cao.

• Phản hồi nhanh.

• Điều khiển chuyển động hiệu quả.

7.2. Nhược điểm

• Nhạy cảm với rung và sai lệch cơ khí.

• Cần lắp đặt chính xác.

• Giá cao hơn cảm biến đơn giản.

8. Lưu ý khi lựa chọn encoder

• Xác định loại encoder: incremental hay absolute.

• Chọn độ phân giải phù hợp ứng dụng.

• Kiểm tra tín hiệu tương thích PLC/servo/biến tần.

• Chọn cấp bảo vệ phù hợp môi trường.

• Ưu tiên thương hiệu uy tín cho ứng dụng quan trọng.

9. Kết luận

Encoder là thành phần không thể thiếu trong các hệ thống điều khiển chuyển động hiện đại. Việc chọn đúng encoder giúp:

• tăng độ chính xác

• nâng cao hiệu suất

• giảm lỗi và thời gian dừng máy

Trong tự động hóa công nghiệp, encoder chính là “đôi mắt” giúp hệ thống hiểu và kiểm soát chuyển động một cách chính xác.