Khi bạn cần đo tốc độ, hướng chuyển động hoặc vị trí của một trục quay, bạn có thể sẽ cần một bộ mã hóa quay. Và khi đến lúc chọn một bộ, có hai loại chính cần xem xét: bộ mã hóa gia tăng và bộ mã hóa tuyệt đối.

Việc đưa ra lựa chọn đúng đắn là rất quan trọng, đó là lý do tại sao chúng tôi đã cùng nhau đưa ra hướng dẫn ngắn gọn này về các bộ mã hóa tuyệt đối, để giúp bạn hiểu chúng là gì, chúng khác với các bộ mã hóa gia tăng như thế nào và các tình huống mà bạn có thể cần một bộ.

Bộ mã hóa tuyệt đối là gì?

Bộ mã hóa tuyệt đối cung cấp một giá trị vị trí duy nhất hoặc từ dữ liệu tại mọi điểm quay, đại diện cho vị trí “tuyệt đối” của bộ mã hóa. Ngay từ khi bạn bật nó lên, bộ mã hóa tuyệt đối có thể cho bạn biết vị trí chính xác của trục quay mà nó đang đo. Nó thực hiện điều này bằng cách sử dụng cảm biến quang học, từ tính hoặc điện dung để đọc một mã duy nhất từ một đĩa quay cùng với trục. Điều quan trọng là, bộ mã hóa tuyệt đối có thể thực hiện việc này mà không cần phải quay trục và có thể theo dõi vị trí này ngay cả trong trường hợp mất điện tạm thời. Càng có nhiều mã duy nhất trên đĩa của bộ mã hóa, thì việc đọc vị trí của bạn sẽ càng chính xác.

Độ phân giải được biểu thị bằng các bit (chữ số nhị phân) tương ứng với số lượng từ dữ liệu duy nhất trên một vòng quay. Bộ mã hóa tuyệt đối cũng có các biến thể một vòng và nhiều vòng. Bộ mã hóa một vòng cung cấp dữ liệu định vị trên một vòng quay đầy đủ, 360°, với đầu ra lặp lại cho mỗi vòng quay của trục. Bộ mã hóa nhiều vòng cũng cung cấp dữ liệu định vị trên một vòng quay, nhưng có một bộ đếm “vòng” bổ sung để đo số vòng quay.

Bộ mã hóa tuyệt đối so với bộ mã hóa gia tăng

Ngược lại, bộ mã hóa gia tăng hoạt động bằng cách tạo ra các xung khi trục quay. Một bộ mã hóa gia tăng điển hình tạo ra 2 dạng sóng vuông lệch pha 90 độ. Các xung này phải được theo dõi hoặc đếm bằng các thiết bị điện tử bên ngoài bộ mã hóa.

Dạng sóng bộ mã hóa gia tăng điển hình lệch pha 90°

Độ phân giải được biểu thị bằng số xung trên mỗi vòng quay, PPR và đại diện cho số xung cao mà bộ mã hóa gia tăng sẽ có từ bất kỳ đầu ra dạng sóng vuông nào của nó.

Vì đầu ra của bộ mã hóa gia tăng chỉ ở 1 trong 4 trạng thái lặp lại nên bộ mã hóa phải được tham chiếu đến một vị trí cố định đã biết hoặc “vị trí ban đầu” để cung cấp thông tin định vị có ý nghĩa. Từ vị trí ban đầu, thường được căn chỉnh với xung chỉ mục của bộ mã hóa, sự thay đổi gia tăng trong vòng quay của trục sau đó có thể được theo dõi và vị trí tuyệt đối của trục được biết đến. Điều này phải xảy ra mỗi khi bạn bật bộ mã hóa gia tăng hoặc trong trường hợp mất điện tạm thời. Do đó, phải mất nhiều thời gian hơn để có được kết quả đọc vị trí tuyệt đối – và trục cần phải quay để cung cấp nó.

Bộ mã hóa gia tăng ít phức tạp hơn các mẫu tuyệt đối và do đó thường rẻ hơn (mặc dù sự khác biệt về giá đang thu hẹp). Nếu bạn chỉ theo dõi tốc độ, hướng chuyển động hoặc vị trí tương đối, bộ mã hóa gia tăng thường là lựa chọn tốt nhất, nhưng khi vị trí tuyệt đối là mối quan tâm chính của bạn, bộ mã hóa tuyệt đối là cách để đi.

Tại sao chọn bộ mã hóa tuyệt đối thay vì bộ mã hóa gia tăng?

Đầu tiên, vì bộ mã hóa tuyệt đối duy trì vị trí của trục, vị trí được biết ngay khi bạn cấp nguồn cho nó. Bạn không cần phải đợi một trình tự hiệu chỉnh hoặc hiệu chuẩn hoàn tất và có thể lấy dữ liệu vị trí bạn cần nhanh hơn khi khởi động hoặc sau khi mất điện, ngay cả khi trục đã được quay trong khi bộ mã hóa tắt.

Biết vị trí tuyệt đối khi khởi động có thể rất cần thiết trong nhiều hệ thống, nơi ở một số vị trí nhất định, an toàn để tiếp tục quay trục theo một hướng, nhưng không phải hướng khác. Tùy thuộc vào ứng dụng, việc làm sai điều này có thể gây ra thiệt hại cho thiết bị, thương tích cơ thể hoặc tệ hơn. Trong những tình huống như thế này, điều quan trọng là bạn phải biết vị trí chính xác của thiết bị quay của mình trước khi bất kỳ bộ phận nào di chuyển.

Quan trọng không kém, bộ mã hóa tuyệt đối cung cấp vị trí thực tế trong thời gian thực. Khi ngày càng có nhiều hệ thống trở nên kỹ thuật số với các kết nối với một bus truyền thông trung tâm, việc có thể thăm dò bộ mã hóa để lấy vị trí thời gian thực khi và khi cần thiết, với độ trễ tối thiểu, là một lợi ích lớn. Để theo dõi vị trí của bạn bằng bộ mã hóa gia tăng, ngay cả sau trình tự định vị ban đầu, bạn cần theo dõi tất cả các xung bằng mạch bên ngoài (thường thông qua giải mã vuông góc). Ngoài mạch bên ngoài cần thiết, điều này cũng có nghĩa là có một số độ trễ trong việc xác định vị trí.

Bộ mã hóa tuyệt đối tạo ra một “từ” kỹ thuật số duy nhất cho mỗi vị trí trong độ phân giải đã nêu của nó

Ngoài ra còn có những lợi ích khác. Các hệ thống triển khai bộ mã hóa tuyệt đối thường ít bị nhiễu điện hơn vì chúng có được vị trí bằng cách đọc một mã đã kiểm tra lỗi từ các bộ mã hóa nhị phân hoặc kỹ thuật số qua một bus nối tiếp, thay vì các bộ mã hóa gia tăng cần đếm xung.

Liên kết với điều này là thực tế là tương đối đơn giản để kết hợp nhiều hơn một bộ mã hóa tuyệt đối trong cùng một hệ thống – có lẽ để tự động hóa nhà máy hoặc trong một cánh tay robot có nhiều khớp. Nếu bạn sử dụng bộ mã hóa gia tăng, việc theo dõi đầu ra từ nhiều thiết bị có thể trở nên rất phức tạp, đòi hỏi sức mạnh xử lý đáng kể. Nhưng với các bộ mã hóa tuyệt đối, đặc biệt là những bộ mà bạn có thể liên kết với một bus truyền thông trung tâm, bạn có thể lấy dữ liệu từ từng bộ riêng lẻ, điều này đòi hỏi ít sức mạnh xử lý hơn nhiều để giải thích kết quả đọc.

Ứng dụng bộ mã hóa tuyệt đối

Sau khi trình bày những khác biệt chính giữa bộ mã hóa tuyệt đối và gia tăng, chúng ta hãy xem xét ngắn gọn một số tình huống cụ thể nơi bộ mã hóa tuyệt đối được sử dụng.

Một thị trường chính là robot – một lĩnh vực đang mở rộng nhanh chóng bao gồm nhiều lĩnh vực khác nhau. Trong sản xuất, bạn sẽ tìm thấy các cánh tay robot được sử dụng để lắp ráp, hàn, phun sơn và các tác vụ khác. Bạn cũng sẽ tìm thấy chúng trong chăm sóc sức khỏe. Ví dụ, phẫu thuật từ xa đòi hỏi một lượng lớn thông tin vị trí cực kỳ chính xác từ cánh tay robot. Robot hỗ trợ tại nhà là một trường hợp sử dụng mới nổi khác cho các bộ mã hóa tuyệt đối.

Tuy nhiên, đây chỉ là một lĩnh vực, với ngày càng có nhiều hệ thống chuyển sang kỹ thuật số và khoảng cách giá giữa bộ mã hóa gia tăng và tuyệt đối đang thu hẹp, sự đa dạng của các ứng dụng cho bộ mã hóa tuyệt đối đang trở nên gần như vô tận, cả trong thị trường công nghiệp và tiêu dùng. Từ cổng tự động và gimbal camera đến tự động hóa nhà máy, bộ mã hóa tuyệt đối là một cách hiệu quả cao và ngày càng thân thiện với ngân sách để xác định vị trí.

Tùy chọn bộ mã hóa tuyệt đối

Việc chọn đúng loại bộ mã hóa cho thiết kế sản phẩm của bạn là rất cần thiết, đó là lý do tại sao việc hiểu rõ những khác biệt chính giữa bộ mã hóa gia tăng và tuyệt đối lại quan trọng đến vậy. Với khoảng cách giá đang thu hẹp và công nghệ thay đổi, bộ mã hóa tuyệt đối có nhiều ưu điểm khác biệt so với các đối tác gia tăng của chúng, khiến chúng trở thành một lựa chọn hấp dẫn cho các yêu cầu phản hồi vị trí của bạn.