Encoder: absolute và incremental? Dùng loại nào?

[falleaf]

2) Incremental encoder

Nhận thấy một điều rằng, encoder tuyệt đối rất có lợi cho những trường hợp khi góc quay là nhỏ, và động cơ không quay nhiều vòng. Khi đó, việc xử lý encoder tuyệt đối trở nên dễ dàng cho người dùng hơn, vì chỉ cần đọc giá trị là chúng ta biết ngay được vị trí góc của trục quay.

Tuy nhiên, nếu động cơ quay nhiều vòng, điều này không có lợi, bởi vì khi đó, chúng ta phải xử lý để đếm số vòng quay của trục.

Ngoài ra, như các bạn thấy đó, nếu thiết kế encoder tuyệt đối, chúng ta cần quá nhiều vòng lỗ, và dẫn tới giới hạn về kích thước của encoder, bởi vì việc gia công chính xác các lỗ quá nhỏ là không thể thực hiện được. Chưa kể rằng việc thiết kế một dãy đèn led và con mắt thu cũng ảnh hưởng rất lớn đến kích thước giới hạn này.

Theo kinh nghiệm của cá nhân tôi, tôi thấy encoder 8 bit là đã rất chi tiết rồi, và ở trường DHBKHCM có loại encoder 12bit đã là loại tốt nhất mà tôi biết. Tôi chưa thấy loại encoder tuyệt đối nào 16 bit cả, và cũng không có ý định tìm nó trên internet.

Độ chính xác của encoder 12 bit đã là 1/4096 rồi.

Tuy nhiên, điều này được khắc phục bằng incremental encoder một cách khá đơn giản. Chính vì vậy, ngày nay, đa số người ta sử dụng incremental encoder trong những ứng dụng hiện đại.

[falleaf]

Thật đơn giản, incremental encoder, sẽ tăng 1 đơn vị khi một lần lên xuống của cạnh xung.

Các bạn xem hình encoder sau:



Các bạn thấy rằng, cứ mỗi lần quay qua một lỗ, thì encoder sẽ tăng một đơn vị trong biến đếm.

Tuy nhiên, một vấn đề là làm sao để biết được encoder quay hết một vòng? Nếu cứ đếm vô hạn như thế này, thì chúng ta không thể biết được khi nào nó quay hết một vòng. Nếu bây giờ các bạn đếm số lỗ encoder để biết nó đã quay một vòng, thì nếu với encoder 1000 lỗ chắc các bạn sẽ đếm đến sáng luôn.

Chưa kể, mỗi lần có những rung động nào đó mà ta không quản lý được, encoder sẽ bị sai một xung. Khi đó, nếu hoạt động lâu dài, sai số này sẽ tích lũy, ngày hôm nay sai một xung, ngày hôm sau sai một xung. Đến cuối cùng, có thể động cơ quay 2 vòng rồi các bạn mới đếm được 1 vòng.

Để tránh điều tai hại này xảy ra, người ta đưa vào thêm một lỗ định vị để đếm số vòng đã quay của encoder.

Như vậy, cho dù có lệch xung, mà chúng ta thấy rằng encoder đi ngang qua lỗ định vị này, thì chúng ta sẽ biết là encoder đã bị đếm sai ở đâu đó. Nếu vì một rung động nào đó, mà chúng ta không thấy encoder đi qua lỗ định vị, vậy thì từ số xung, và việc đi qua lỗ định vị, chúng ta sẽ biết rõ hiện tượng sai của encoder.

Đây là hình encoder có lỗ định vị:



Tuy nhiên, một vấn đề lớn nữa là, làm sao chúng ta biết encoder đang xoay theo chiều nào? Bởi vì cho dù xoay theo chiều nào, thì tín hiệu encoder cũng chỉ là các xung đơn lẻ và xoay theo hai chiều đều giống nhau.

Chính vì vậy, người ta đặt thêm một vòng lỗ ở giữa vòng lỗ thứ 1 và lỗ định vị như hình sau:



Chú ý rằng, vị trí góc của các lỗ vòng 1 và các lỗ vòng 2 lệch nhau. Các cạnh của lỗ vòng 2 nằm ngay giữa các lỗ vòng 1 và ngược lại.

Chúng ta sẽ khảo sát tiếp vấn đề encoder trong phần tín hiệu xung để hiểu rõ hơn về encoder. Tuy nhiên, các bạn sẽ thấy một điều rằng, thay vì làm 2 vòng encoder, và dùng 2 đèn LED đặt thẳng hàng, thì người ta chỉ cần làm 1 vòng lỗ, và đặt hai đèn LED lệch nhau.

Kết quả, các bạn sẽ thường thấy các encoder có dạng như hình 2:



Đây là dạng encoder phổ biến nhất hiện nay.

Chúng ta sẽ xem tiếp phần tín hiệu xung ở phần sau.

[falleaf]

http://cp.literature.agilent.com/lit...988-8045EN.pdf


Đây là datasheet của encoder HEDs9700 mà các bạn thường gặp. Xem qua datasheet này, các bạn sẽ hình dung rõ hơn về thực tế của các thông số encoder.

Các bạn lưu ý rằng, đây chỉ là con mắt đọc, có nghĩa là bộ phận LED phát và thu, chứ không bao gồm đĩa encoder. Đối với mỗi loại optical encoder này, nó có một độ phân giải nhất định, và sẽ phù hợp với một số loại đĩa encoder nhất định.

[falleaf]

Hình trên là hình xung incremental encoder.

Các bạn thấy rằng nếu như khi xung A đang từ mức cao xuống mức thấp, mà lúc đó B đang ở mức thấp, thì chúng ta sẽ xác định được chiều chuyển động của encoder theo chiều mũi tên màu cam.

Nếu A đang từ mức cao xuống mức thấp, mà B đang ở mức cao, thì chúng ta sẽ biết encoder đang quay theo chiều màu nâu.

Chúc vui