Đang tải... (xem toàn văn)
Đây là bản báo cáo đồ án chuyên ngành của điện- điện tử- điện tử viễn thông hoặc các đồ án 1,2,3. Đây là slide khá đầy đủ và hữu ích nha. 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. Khái niệm Encoder là đo lường dịch chuyển thẳng hoặc góc.
TRƯƠNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TÌM HIỂU VỀ ENCODER VÀ RESOLVER HÀ NỘI, THÁNG 2/2016 I: ENCODER 1: Khái niệm Encoder • Encoder gọi thiết bị mã hóa vòng - xung, thiết bị chuyển đổi vòng – xung • Là thiết bị dùng để chuyển đổi từ số vòng quay thành tín hiệu điện • Encoder cảm biến vị trí, đưa thơng tin góc quay dạng số mà không cần ADC 2: Cấu tạo nguyên lý Encoder • Đĩa quay xẻ rãnh gắn vào trục • Một nguồn sáng tế bào quang điện bố trí thẳng hàng • Mạch khuếch đại Nguyên lý Encoder 3: Phân loại Encoder Absolute encoder Incremental encoder • Gọi encoder tuyệt • Gọi encoder tương đối đối ( tăng dần ) • Sử dụng theo mã nhị • Có tín hiệu tăng dần phân, mã Gray, mã BCD theo chu kỳ; theo ( dùng đĩa khắc vạch) kiểu thẳng kiểu quay a) Absolute encoder *Absolute encoder thiết bị chuyển đổi, áp dụng kỹ thuật số để tạo mã số digital tương ứng với góc quay trục • Gồm phần chính: - Đĩa khắc mã vạch - Bộ led thu phát hồng ngoại - Bộ giải mã • Đĩa khắc mã vạch absolute encoder - Trong absolute encoder, đĩa khắc vạch thường sử dụng mã Gray hay nhị phân - Theo kỹ thuật số, mã Gray loại mã có thay đổi bit chuyển trạng thái Khi chuyển đổi từ trạng thái sang trạng thái có bit nhóm mã thay đổi giá trị; gọi unweighted code - Mã Gray sử dụng nhiều áp dụng biến đổi AD hay thiết bị nhập đặc biệt lĩnh vực điều khiển Đĩa khắc vạch theo mã Gray Đĩa khắc vạch theo số nhị phân bits • Muốn tăng độ phân giải cho encoder đĩa khắc vạch mã Gray từ 12 bits lên 16 bits Với trường hợp sử dụng 12 bits (tương ứng với 4096 giá trị đọc), xác định vị trí góc quay xác đến mức 0.09o Tương tự, sử dụng 16 bits (tương ứng với 65536 giá trị đọc), góc quay xác định xác đến 0.0055o • Tuy nhiên sử dụng encoder với đĩa khắc có độ phân giải cao, cần ý đến mạch giải mã Gray để chuyển đổi tín hiệu digital sang analog (mạch DAC) tốc độ đáp ứng mạch đọc giải mã vận hành tốc độ cao b) Incremental encoder Incrementel encoder loại encoder có 1, tối đa vòng lỗ • Cấu tạo giống với absolute encoder khác đĩa mã hóa Ở incremental encoder đĩa mã hóa gồm dải băng tạo xung So sánh đĩa mã hóa loại encoder * Incremental encoder kiểu quay Cách xác định chiều quay ? Thấy xung A từ mức cao xuống mức thấp, mà lúc B mức thấp, xác định chiều chuyển động encoder theo chiều mũi tên màu cam Nếu A từ mức cao xuống mức thấp, B mức cao biết encoder quay theo chiều màu nâu * Incremental encoder kiểu thẳng • Kiểu có thành phần nguyên lý hoạt động giống kiểu quay; khác chổ đĩa mã hóa thước thẳng, dùng để đo kích thước thẳng Chiều dài cần đo chiều dài thước • Incremental encoder kiểu thẳng đắt nhiều so với kiểu quay 4: Ứng dụng • Trên máy CNC encoder trang bị để đo tìm xác vị trí trục máy vị trí dao cắt Nhờ q trình gia cơng thực xác Kết encoder đo gửi để điều chỉnh lại vị trí chi tiết hay dao cắt nhằm sửa chữa lỗi hạn chế phế phẩm • Khơng thể thiếu robot cơng nghiệp Nó dùng để quản lý cử động khớp nối, cử động cánh tay robot để đảm bảo xác cử động • Gắn xe để báo vận tốc • Được trang bị động thang máy để biết vị trí xác thang máy, đảm bảo thang máy dừng cửa vào.v.v II: RESOLVER • Resolver hay gọi cảm biến đo góc tuyệt đối • Là thiết bị đo kiểu tương tự, dùng để xác định vị trí tốc độ dựa theo nguyên lý cảm ứng điện từ • Điện áp tín hiệu vào tỷ lệ với vị trí góc tốc độ trục resolver 1: Cấu tạo • Phần động: gắn liền với trục động chứa cuộn sơ cấp kích thích sóng mang • Phần tĩnh: có dây cuấn thứ cấp (cuộn sin cuộn cos) đặt lệch 90o Đầu dây thu tín hiệu điều biên V.sinwt.sin θ V.sinwt.cos θ chứa thơng tin vị trí tuyệt đối rotor máy đo, tương ứng vị trí tuyệt đối rotor động cần đo 2: Nguyên lý đo • Lấy đạo hàm góc quay có tốc độ quay động • Độ phân giải máy đo phụ thuộc khả phân giải chuyển đổi A/D mắc mạch đo • Nhược điểm: hệ truyền động không đồng phải tải thêm phần động cảm biến Ứng dụng phương pháp khơng có cảm biến • Đường bao tín hiệu chứa thơng tin tín hiệu tuyệt đối (góc θ) rotor máy đo, nghĩa vị trí tuyệt đối rotor động Sơ đồ quấn dây • S1-S3 = V.sinwt sin θ • S2-S4 = Vsinwt sin( +90) = Vsinwt.cos θ • θ: góc lệch tuyệt đối rotor động Khi đo góc tuyệt đối sử dụng cảm biến vị trí cuộn dây rotor nối tắt Điện áp cuộn rotor có dạng E=Vsinwt điện áp cuộn stator có dạng hình sin nên có biên độ thay đổi theo sin góc dịch chuyển vị trí rotor 3: Nguyên tắc hoạt động • Người ta đặt điện áp xoay chiều vào cuộn dây rotor resolver rotor quay cuộn dây stator xuất điện áp • Vị trí 0: điện áp xoay chiều xuất cuộn cosin • Rời khỏi vị trí đến vị trí 90: điện áp xuất cuộn sin cos • Đến vị trí 90: khơng điện áp xuất cuộn cosin điện áp xuất cuộn sin • Tương tự ta xét cho góc lớn • Có cách thu thập thông tin θ Cách thứ hiệu chỉnh sửa sai góc thu sở so sánh góc cài đặt sẵn số vi mạch có sẵn Các vi mạch cho tín hiệu góc dạng số với độ phân giải 10-16 bits/1 vòng tín hiệu tốc độ quay dạng tương tự Cách thứ có chất lượng cao dùng biến đổi tương tự - số để lấy mẫu trực tiếp từ đỉnh tín hiệu điều chế • Resolver nhạy với nhiệt độ bị nhiễm điện từ, chúng không đạt độ phân giải cao cảm biến quang tốc độ với tín hiệu hình sin • Số hóa tín hiệu theo cách: Biến đổi tương tự-số vi mạch sử dụng xử lý tín hiệu số DSP 4: Ứng dụng • • • • • Dùng robot Dùng máy CNC (đòi hỏi độ xác cao) Ứng dụng qn sự và hàng khơng Dùng y tế Sử dụng truyền động trực tiếp ... nguyên lý Encoder • Đĩa quay xẻ rãnh gắn vào trục • Một nguồn sáng tế bào quang điện bố trí thẳng hàng • Mạch khuếch đại Nguyên lý Encoder 3: Phân loại Encoder Absolute encoder Incremental encoder. .. hành tốc độ cao b) Incremental encoder Incrementel encoder loại encoder có 1, tối đa vòng lỗ • Cấu tạo giống với absolute encoder khác đĩa mã hóa Ở incremental encoder đĩa mã hóa gồm dải băng...I: ENCODER 1: Khái niệm Encoder • Encoder gọi thiết bị mã hóa vòng - xung, thiết bị chuyển đổi vòng – xung • Là thiết bị dùng để chuyển đổi từ số vòng quay thành tín hiệu điện • Encoder