☆ Hướng dẫn chèn ảnh vào bài viết ☆
Hiện kết quả từ 1 tới 14 của 14

Chủ đề: Encoder

  1. #1
    Quản trị diễn đàn Hình đại diện của Admin
    Tham gia ngày
    14/01/2011
    Đến từ
    Hà Nội
    Bài gửi
    1.964
    Cám ơn
    634
    Được cám ơn 2.740 lần trong
    714 bài viết
    Bài viết Blog
    7

    Encoder

    Nội dung bài này là của falleaf (admin của picvietnam.com)

    Encoder mục đích dùng để quản lý vị trí góc của một đĩa quay, đĩa quay có thể là bánh xe, trục động cơ, hoặc bất kỳ thiết bị quay nào cần xác định vị trí góc.

    Encoder được chia làm 2 loại, absolute encoder và incremental encoder. Tạm dịch là encoder tuyệt đối và encoder tương đối. Chữ encoder tuyệt đối dịch theo nguyên văn, nhưng vì tiếng Việt mình cái gì có 2 loại, thì loại còn lại được dịch ngược lại với loại kia. Cho nen dịch là encoder tương đối cho incremental encoder.

    Nếu dịch sát nghĩa, khi ta đọc absolute encoder, có nghĩa là encoder tuyệt đối, tức là tín hiệu ta nhận được, chỉ rõ ràng vị trí của encoder, chúng ta không cần xử lý gì thêm, cũng biết chính xác vị trí của encoder.

    Còn incremental encoder, là loại encoder chỉ có 1, 2, hoặc tối đa là 3 vòng lỗ. Các bạn hình dung thế này, nếu bây giờ các bạn đục một lỗ trên một cái đĩa quay, thì cứ mỗi lần đĩa quay 1 vòng, các bạn sẽ nhận được tín hiệu, và các bạn đã biết đĩa quay một vòng. Nếu bây giờ các bạn có nhiều lỗ hơn, các bạn sẽ có được thông tin chi tiết hơn, có nghĩa là đĩa quay 1/4 vong, 1/8 vòng, hoặc 1/n vòng, tùy theo số lỗ nằm trên incremental encoder.

    Cứ mỗi lần đi qua một lỗ, chúng ta phải lập trình để thiết bị đo đếm lên 1. Do vậy, encoder loại này có tên incremental encoder (encoder tăng lên 1 đơn vị).



    Nguyên lý hoạt động cơ bản của encoder, LED và lỗ

    Nguyên lý cơ bản của encoder, đó là một đĩa tròn xoay, quay quanh trục. Trên đĩa có các lỗ (rãnh). Người ta dùng một đèn led để chiếu lên mặt đĩa. Khi đĩa quay, chỗ không có lỗ (rãnh), đèn led không chiếu xuyên qua được, chỗ có lỗ (rãnh), đèn led sẽ chiếu xuyên qua. Khi đó, phía mặt bên kia của đĩa, người ta đặt một con mắt thu. Với các tín hiệu có, hoặc không có ánh sáng chiếu qua, người ta ghi nhận được đèn led có chiếu qua lỗ hay không.

    Khi trục quay, giả sử trên đĩa chỉ có một lỗ duy nhất, cứ mỗi lần con mắt thu nhận được tín hiệu đèn led, thì có nghĩa là đĩa đã quay được một vòng.

    Đây là nguyên lý rất cơ bản của encoder.

    Tuy nhiên, những vấn đề được đặt ra là, làm sao để xác định chính xác hơn vị trí của đĩa quay (mịn hơn) và làm thế nào để xác định được đĩa đang quay theo chiều nào? Đó chính là vấn đề để chúng ta tìm hiểu về encoder.

    Hình sau sẽ minh họa nguyên lý cơ bản của hoạt động encoder.



    Các bạn thấy trong hình, có một đĩa mask, không quay, đó là đĩa cố định, thực ra là để che khe hẹp ánh sáng đi qua, giúp cho việc đọc encoder được chính xác hơn mà thôi. Chúng tôi không để cập đến đĩa mặt nạ này ở đây.


    Hoạt động của hai loại encoder này như thế nào?

    1) Absolute encoder

    Vấn đề chúng ta sẽ quan tâm ở đây, chính là vấn đề về độ mịn của encoder, có nghĩa là làm thế nào biết đĩa đã quay 1/2 vòng, 1/4 vòng, 1/8 vòng hay 1/n vòng, chứ không phải chỉ biết đĩa đã quay được một vòng.

    Quay lại bài toán cơ bản về bit và số bit, chúng ta xem xét vấn đề theo một cách hoàn toàn toán học nhé:

    Với một số nhị phân có 2 chữ số, chúng ta sẽ có 00, 01, 10, 11, tức là 4 trạng thái. Điều đó có nghĩa là với 2 chữ số, chúng ta có thể chia đĩa encoder thành 4 phần bằng nhau. Và khi quay, chúng ta sẽ xác định được độ chính xác đến 1/4 vòng.

    Tương tự như vậy, nếu với một số có n chữ số, chúng ta sẽ xác định được độ chính xác đến 1/(2^n) vòng.

    Thế làm sao để xác định 2^n trạng thái này của đĩa encoder?

    Các bạn xem hình sau:



    Ở đây, tôi đưa ra ví dụ với đĩa encoder có 2 vòng đĩa. Các bạn sẽ thấy rằng, ở vòng trong cùng, có một rãnh rộng bằng 1/2 đĩa. Vòng phía ngoài, sẽ có 2 rãnh nằm đối diện nhau.

    Như vậy, chúng ta cần 2 đèn led để phát xuyên qua 2 vòng lỗ, và 2 đèn thu.

    Giả sử ở vòng lỗ thứ nhất (trong cùng), đèn đọc đang nằm ở vị trí có lỗ hở, thì tín hiệu nhận được từ con mắt thu sẽ là 1. Và ở vòng lỗ thứ hai, thì chúng ta đang ở vị trí không có lỗ, như vậy con mắt thu vòng 2 sẽ đọc được giá trị 0.

    Và như vậy, với số 10, chúng ta xác định được encoder đang nằm ở góc phần tư nào, cũng có nghĩa là chúng ta quản lý được độ chính xác của đĩa quay đến 1/4 vòng. Trong ví dụ trên, nếu đèn LED đọc được 10, thì vị trí của LED phải nằm trong góc phần tư thứ hai, phía trên, bên trái.

    Kết quả, nếu đĩa encoder có đến 10 vòng lỗ, thì chúng ta sẽ quản lý được đến 1/(2^10) tức là đến 1/1024 vòng. Hay người ta nói là độ phân giải của encoder là 1024 xung trên vòng (pulse per revolution - ppr).

    Sau đây là ví dụ abosulte encoder 8 vòng lỗ:



    Vậy cách thiết kế absolute encoder như thế nào?

    Các bạn luôn chú ý rằng, để thiết kế encoder tuyệt đối, người ta luôn vẽ sao cho bit thứ N (đối với encoder có N vòng lỗ) nằm ở trong cùng, có nghĩa là lỗ lớn nhất có góc rộng 180 độ, nằm trong cùng. Bởi vì chúng ta thấy rằng, bit0 (nếu xem là số nhị phân) sẽ thay đổi liên tục mỗi 1/2^N vòng quay, vì thế, chúng ta cần rất nhiều lỗ. Nếu đặt ở trong thì không thể nào vẽ được, vì ở trong bán kính nhỏ hơn. Ngoài ra, nếu đặt ở trong, thì về kết cấu cơ khí, nó quá gần trục, và quá nhiều lỗ, sẽ rất yếu. Vì hai điểm này, nên bit0 luôn đặt ở ngoài cùng, và bitN-1 luôn đặt trong cùng như hình trên.

    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.
    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.

    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.



    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.

    Thường thì encoder có chú thích trên đế của nó , thông thường có 4 màu là:
    blue: VCC
    Green: GND
    Yellow: Signal A
    Pink: Signal B;
    Bạn nhìn vào màu sắc của 4 dây ra này để xác định , còn nếu encoder nào mà các sợi dây ra chỉ có một màu duy nhất thì dùng osilocode để xác định.

  2. Những thành viên sau đây cám ơn bạn vì bài viết hữu ích trên:

    Audioman71 (02-07-2011), elkun24 (30-10-2012), Luyến (29-05-2012), mattnguyen (06-07-2011), ngocson (12-10-2012), phuongnam (10-12-2011), tcm (20-12-2012), thanhngoc2406 (22-05-2011), tradawifi1502 (11-04-2013)

  3. #2
    Thành viên chính thức
    Tham gia ngày
    27/06/2011
    Bài gửi
    31
    Cám ơn
    12
    Được cám ơn 3 lần trong
    2 bài viết
    em thấy dc một số loại dc servo có tới 10 dây ra ở encoder,làm j mà nhiều dây vậy các anh??

  4. #3
    Thành viên chính thức
    Tham gia ngày
    29/01/2011
    Bài gửi
    666
    Cám ơn
    88
    Được cám ơn 501 lần trong
    276 bài viết
    ngõ ra tín hiệu là blance để nâng khoảng cách truyền nên số dây tăng lên ah

    b.r

  5. #4
    Thành viên chính thức Hình đại diện của LeDuc
    Tham gia ngày
    18/04/2011
    Bài gửi
    129
    Cám ơn
    0
    Được cám ơn 131 lần trong
    62 bài viết
    @delta21 : 10 dây với những loại tôi biết và hiện có là :
    + 2 dây A+,A-
    + 2 dây B+,B-
    + 2 dây Z+,Z-
    + 2 dây nguồn
    + 2 dây tacho .
    Industry Research & Application Center.
    Hidden Content

  6. Những thành viên sau đây cám ơn bạn vì bài viết hữu ích trên:

    delta21 (03-07-2011), tincokhi (28-07-2011)

  7. #5
    Thành viên chính thức Hình đại diện của thuannguyen
    Tham gia ngày
    18/04/2011
    Đến từ
    HÀ NỘI
    Bài gửi
    152
    Cám ơn
    9
    Được cám ơn 59 lần trong
    33 bài viết
    Các bác ơi cho em hỏi:
    Em đọc thông số của một số loại encoder, chẳng hạn của hãng autonics thấy có các loại ngõ ra như sau: ngõ ra điện áp, ngõ ra totem pole, ngõ ra NPN colector hở và ngõ ra Line Driver.
    Các bác có thể giải thích giúp em các loại ngõ ra trên là như thế nào và dạng tín hiệu ra và cách kết nối với mạch phần cứng như thế nào không.
    Em xin cảm ơn

  8. #6
    Thành viên tập sự
    Tham gia ngày
    25/05/2011
    Bài gửi
    2
    Cám ơn
    57
    Được cám ơn 0 lần trong
    0 bài viết
    anh leduc chắc là cao thủ vỏ lâm nhỉ

  9. #7
    Thành viên chính thức Hình đại diện của LeDuc
    Tham gia ngày
    18/04/2011
    Bài gửi
    129
    Cám ơn
    0
    Được cám ơn 131 lần trong
    62 bài viết
    Các bác ơi cho em hỏi:
    Em đọc thông số của một số loại encoder, chẳng hạn của hãng autonics thấy có các loại ngõ ra như sau: ngõ ra điện áp, ngõ ra totem pole, ngõ ra NPN colector hở và ngõ ra Line Driver.
    Các bác có thể giải thích giúp em các loại ngõ ra trên là như thế nào và dạng tín hiệu ra và cách kết nối với mạch phần cứng như thế nào không.
    Em xin cảm ơn
    Sorry hôm giờ ko thấy bài của bác .
    Cái của bác còn thiếu 1 loại nữa đó là : voltage output .
    Loại NPN cực thu hở : Nghĩa là đầu ra của nó cần có điện trở kéo lên nguồn (+), khi kick nó sẽ kíck ngõ ra xuống mass.
    Loại voltage output : Bên trong nó đã có sẵng điện trở kéo lên rồi , khi kick nó cũng kick ngõ ra xuống mass .
    Loại ngõ ra totem pole : nói nôm na thì ngõ ra đó là cặp push pull , có thể đóng lên dương hoặc đóng xuống âm đều được ( sink and source current ) .
    Còn loại line driver : là loại xuất vi sai ( nghĩa là có 2 dây + và -) . Với loại này bạn có thể kéo dây đi xa được . Loại này good nè .
    Industry Research & Application Center.
    Hidden Content

  10. Thành viên sau đây cám ơn bạn vì bài viết hữu ích trên:

    thanhduy36 (09-10-2012)

  11. #8
    Thành viên tập sự
    Tham gia ngày
    26/09/2011
    Bài gửi
    1
    Cám ơn
    0
    Được cám ơn 0 lần trong
    0 bài viết
    Quote Nguyên văn bởi LeDuc Xem bài viết
    @delta21 : 10 dây với những loại tôi biết và hiện có là :
    + 2 dây A+,A-
    + 2 dây B+,B-
    + 2 dây Z+,Z-
    + 2 dây nguồn
    + 2 dây tacho .
    Làm sao để xác định các dây này vậy, mình có 1 cái encoder 10 dây, gồm 1 dây màu đỏ và 9 dây màu xám. À mà cái dây tacho để làm gì vậy ???

  12. #9
    Thành viên chính thức
    Tham gia ngày
    21/06/2011
    Bài gửi
    10
    Cám ơn
    3
    Được cám ơn 0 lần trong
    0 bài viết
    9 dây màu xám thì trên thân nó phải có sọc màu gì nữa chứ . Tacho để hồi tiếp vận tốc .

  13. #10
    Thành viên chính thức
    Tham gia ngày
    18/02/2011
    Bài gửi
    38
    Cám ơn
    0
    Được cám ơn 24 lần trong
    6 bài viết
    Quote Nguyên văn bởi tincokhi Xem bài viết
    anh leduc chắc là cao thủ vỏ lâm nhỉ
    trùm luôn chứ cao thủ gì , ráp 2 cái máy cnc dùng mạch lê đức made viet nam , sài từ đầu nam tới giờ chạy ầm ầm luôn

  14. #11
    Thành viên tập sự
    Tham gia ngày
    23/02/2012
    Bài gửi
    1
    Cám ơn
    0
    Được cám ơn 0 lần trong
    0 bài viết

    Encoder

    Cho minh hoi may ngo ra T: Ngo ra Totem Pole, N: Ngo ra NPN, V: Ngo ra dien ap, L: Ngo ra Line Driver dùng có khác nhau không. Ví dụ mình dùng với bộ CT6S thì cả 4 ngõ ra ấy đều có thể tích hợp đc ko? Rất mong đc sự góp ý của các bạn.
    Lần sửa cuối bởi phongy; 23-02-2012 lúc 03:32 PM

  15. #12
    Thành viên tập sự
    Tham gia ngày
    25/07/2012
    Bài gửi
    1
    Cám ơn
    0
    Được cám ơn 0 lần trong
    0 bài viết
    chào bác lê đức.
    em có 1 encorder 8 bit. dùng để phản hồi tốc độ cho động cơ 1 chiều 60kw, puss 560v,145a.
    gom 2 phan.
    phần 1: mạch gồm 10 dây đâu ra. trong đó có 2 dây speed encorder, 3 dây position encorder, các dây còn lại em chưa rõ? chỉ dẫn cho em với.
    phần 2: là 1 vòng gắn trên trục động cơ.
    theo em có thể là nam châm vĩnh cửu. cho em hỏi co phải không? và xác định cực như thế nào?
    khi em thay đổi phần thư 2 đó thì động cơ lại có thể đảo chiều quay? và biên tần báo lỗi.
    mong bác giúp đỡ em. em xin cảm ơn.

  16. #13
    Thành viên tập sự
    Tham gia ngày
    09/10/2012
    Bài gửi
    1
    Cám ơn
    1
    Được cám ơn 0 lần trong
    0 bài viết
    Quote Nguyên văn bởi LeDuc Xem bài viết
    Sorry hôm giờ ko thấy bài của bác .
    Cái của bác còn thiếu 1 loại nữa đó là : voltage output .
    Loại NPN cực thu hở : Nghĩa là đầu ra của nó cần có điện trở kéo lên nguồn (+), khi kick nó sẽ kíck ngõ ra xuống mass.
    Loại voltage output : Bên trong nó đã có sẵng điện trở kéo lên rồi , khi kick nó cũng kick ngõ ra xuống mass .
    Loại ngõ ra totem pole : nói nôm na thì ngõ ra đó là cặp push pull , có thể đóng lên dương hoặc đóng xuống âm đều được ( sink and source current ) .
    Còn loại line driver : là loại xuất vi sai ( nghĩa là có 2 dây + và -) . Với loại này bạn có thể kéo dây đi xa được . Loại này good nè .
    Xin chào anh LeDuc
    Vậy anh cho em hỏi them tí là nếu máy mình đang dùng loại encoder totem pole nhưng thay thế encoder line driver thì có ảnh hưởng gì ko
    em muốn biết mình thay thế thì có chỉnh sửa gì hông
    Cảm ơn anh

  17. #14
    Thành viên chính thức
    Tham gia ngày
    20/04/2011
    Bài gửi
    844
    Cám ơn
    311
    Được cám ơn 860 lần trong
    440 bài viết
    Hai cái khác nhau
    - Totempole: có thể ra single ended hoặc đối xứng, tín hiệu ra có dòng push và pull (cấp mức 0 hay 1 đều tốt).
    - Line driver: tín hiệu ra 2 dây đối xứng.

    Nếu chỉ cần tín hiệu đơn cực (A, B, Z) thì cái nào xài cũng được. Còn muốn đối xứng (A+,A-, B+, B-, Z+, Z-) thì phải tìm cái Line driver.
    Thanks.

Thông tin chủ đề

Users Browsing this Thread

Hiện có 1 người đọc bài này. (0 thành viên và 1 khách)

Đánh dấu

Quyền viết bài

  • Bạn không thể gửi chủ đề mới
  • Bạn không thể gửi trả lời
  • Bạn không thể gửi file đính kèm
  • Bạn không thể sửa bài viết của mình
  •