Bài viết này thảo luận về các loại bộ mã hóa động cơ khác nhau trong tự động hóa, cụ thể là bộ mã hóa tuyến tính và quay cũng như các ứng dụng của chúng.
I. Bộ mã hóa động cơ là gì?
Bộ mã hóa động cơ là thiết bị ghi dữ liệu vị trí cho hệ thống điều khiển tự động hóa hoặc bất kỳ máy móc nào có động cơ yêu cầu thông tin vị trí. Từ cánh tay robot đến máy in 3D, chúng có mặt khắp nơi. Bộ mã hóa đóng một vai trò quan trọng trong việc cho phép các máy tự động hoạt động bình thường. Chúng cho phép đo chính xác các bộ phận chuyển động trong hệ thống.
Bộ mã hóa động cơ mang lại lợi ích trong một số lĩnh vực. Ví dụ: bộ mã hóa tuyến tính thường được sử dụng trong các ứng dụng đường sắt và cho phép máy CNC và máy in 3D tạo ra các bộ phận với độ chính xác cao, trong khi bộ mã hóa quay giúp có thể sử dụng cánh tay robot trong sản xuất. Các tín hiệu chúng truyền sẽ kích hoạt các đầu ra khác nhau trên bộ điều khiển hoặc PLC vào đúng thời điểm cần thiết.
II. Bộ mã hóa động cơ hoạt động như thế nào?
Bộ mã hóa hoạt động bằng cách cung cấp thông tin điện cho các thiết bị điều khiển dựa trên một trong hai hệ thống riêng biệt: quay hoặc tuyến tính. Một số cơ chế tồn tại trong bộ mã hóa để chuyển đổi những thay đổi vật lý thành dữ liệu điện: điện trở, cơ học, từ tính và quang học. Bộ mã hóa quang học là loại phổ biến nhất trong sản xuất. Chúng chứa ít nhất một bộ phát ánh sáng và một bộ thu ánh sáng để chuyển đổi chuyển động vật lý thành tín hiệu điện để xử lý bộ điều khiển. Bất kể phương pháp chuyển đổi nào được sử dụng, bộ mã hóa luôn được phân loại thành bộ mã hóa tuyến tính hoặc bộ mã hóa quay.
Trong bộ mã hóa quang học, cả loại quay và loại tuyến tính đều sử dụng các "cửa sổ" được cắt thành bề mặt rắn, chỉ cho phép ánh sáng đi vào bộ phận nhận theo từng bước. Bộ mã hóa tuyến tính sử dụng cảm biến để phát hiện các mẫu khác nhau trong một dải dọc theo chiều dài đường dẫn, trong khi bộ mã hóa quay bao gồm một đĩa có các khe truyền tín hiệu trở lại hệ thống điều khiển.
Trong hệ thống quang học, máy phát phát ra một chùm ánh sáng liên tục bị gián đoạn dần dần khi hệ thống di chuyển. Bất cứ khi nào máy thu phát hiện ánh sáng từ máy phát, nó sẽ gửi tín hiệu điện đến bộ điều khiển. Có nhiều cấu hình đĩa hoặc rãnh khác nhau để chặn/nhận ánh sáng tùy thuộc vào ứng dụng. Chúng bao gồm bộ mã hóa vị trí tuyệt đối và bộ mã hóa gia tăng.
III. Bộ mã hóa tuyệt đối và Bộ mã hóa gia tăng: Sự khác biệt là gì?
Bộ mã hóa tuyệt đối sử dụng nhiều cảm biến ánh sáng để gửi mã nhị phân đến bộ điều khiển. Chúng có các khe riêng biệt tương ứng với các cặp máy phát/thu ánh sáng. Đối với các bộ mã hóa tuyệt đối-một lượt, các khe này tạo ra mã nhị phân cho biết vị trí góc trong một vòng quay của động cơ.
Trong các ứng dụng yêu cầu độ chính xác cao hơn và phạm vi lớn hơn, bộ mã hóa nhiều vòng quay-sử dụng bộ giảm tốc và hai đĩa mã hóa để đạt được phạm vi vị trí đã biết lớn hơn. Bộ mã hóa tuyệt đối phù hợp hơn với các tình huống yêu cầu dữ liệu vị trí sau khi mất điện, phổ biến nhất là trong các mạch an toàn. Bộ mã hóa lũy tiến có các khe cách đều nhau để gửi xung đến bộ điều khiển. Các bộ mã hóa này dựa vào các xung được tính từ vị trí 0, điều quan trọng là phải xác định được vị trí để bắt đầu đếm lại nếu hệ thống mất điện vì bất kỳ lý do gì.
Khi chỉ cần tốc độ động cơ, tín hiệu tương tự có thể được gửi đến bộ điều khiển, cho phép bộ điều khiển xử lý dữ liệu này cho các ứng dụng hữu ích. Nếu quy trình yêu cầu dữ liệu vị trí, bộ mã hóa có thể gửi các xung điện đến bộ điều khiển để giải mã vị trí của động cơ trong khu vực ranh giới của nó.
IV. Bộ mã hóa tuyến tính được sử dụng ở đâu?
Bộ mã hóa tuyến tính truyền tín hiệu xung điện đến bộ điều khiển thông qua cảm biến hoặc "vết khía" trên thang đo. Các tín hiệu xung này có thể được PLC giải mã và chuyển đổi thành hướng dẫn để thiết bị tuân theo.
Bộ mã hóa tuyến tính phù hợp hơn cho các ứng dụng có bộ định vị trượt, chẳng hạn như máy in 3D hoặc máy CNC. Họ vượt trội trong các quy trình yêu cầu truyền dữ liệu tốc độ cao, chính xác- tới bộ điều khiển. Một số bộ mã hóa tuyến tính nhất định, nếu không phải là bộ mã hóa tuyệt đối, yêu cầu vị trí tham chiếu để tìm số 0 sau khi mất điện hoặc khởi động lại PLC/bộ điều khiển.
Bộ mã hóa tuyệt đối sử dụng biểu diễn nhị phân cho vị trí, trong khi bộ mã hóa gia tăng chỉ gửi các xung được bộ điều khiển đếm sau khi khởi động. Công tắc giới hạn hoặc cảm biến có thể cung cấp điểm tham chiếu khi dữ liệu vị trí phải được đặt lại.
Bộ mã hóa tuyến tính dựa trên-mã{1}}tuyệt đối có thể xác định vị trí của chúng mà không cần chuyển động hoặc điểm tham chiếu. Họ sử dụng mã nhị phân từ nhiều thang đo để thiết lập vị trí. Điều này mang lại sự linh hoạt cao hơn cho các quy trình ứng dụng và mở ra nhiều cơ hội hơn trong các lĩnh vực yêu cầu khởi động lại an toàn.
V. Ứng dụng của bộ mã hóa quay
Bộ mã hóa quay bao gồm một thang đo tròn gắn vào trục động cơ. Khi động cơ quay, cảm biến ánh sáng đọc các mẫu trên thang đo sẽ gửi số xung hoặc mã nhị phân tới PLC. Bộ mã hóa quay rất hữu ích trong các ứng dụng yêu cầu đo tốc độ động cơ hoặc ở những nơi khó đo khoảng cách nếu không quay động cơ, chẳng hạn như động cơ servo trong cánh tay robot. Các ứng dụng cần điều khiển tốc độ động cơ sử dụng bộ mã hóa gia tăng tạo ra số xung để đo tốc độ động cơ.
Thang đo bộ mã hóa có số lượng khe cụ thể và PLC sẽ đếm các khe này khi động cơ quay. Số lượng này sau đó có thể được chuyển đổi thành RPM. Một ví dụ mà điều này hữu ích là trên động cơ băng tải. Một số thông số nhất định có thể yêu cầu tốc độ dây đai khác nhau và PLC có thể điều chỉnh phù hợp dựa trên RPM của động cơ. Chúng cũng hữu ích trong các ứng dụng đòi hỏi độ chính xác cao vì chúng tạo ra dữ liệu chính xác hơn so với bộ mã hóa quay tuyệt đối. Mặc dù có độ chính xác cao hơn nhưng chúng không thể đọc vị trí nếu không chuyển động và có thể yêu cầu vị trí tham chiếu sau khi mất liên lạc với PLC.
Bộ mã hóa tuyệt đối cũng có thể được sử dụng làm bộ mã hóa động cơ quay. Chúng phù hợp hơn cho các tình huống yêu cầu dữ liệu góc cạnh. Chúng cũng giữ được khả năng nhớ lại vị trí sau khi liên lạc hoặc mất điện giữa bộ mã hóa và bộ điều khiển, không giống như các bộ mã hóa quay tăng dần yêu cầu chuyển động để truyền dữ liệu.