c. Đệm khí xốp
2.4.1 Nguyên lý cấu tạo và hoạt động của encoder dịch chuyển thẳng
Nguyên tắc tạo tín hiệu đo được xây dựng trên cơ sở điều khiển luồng ánh sáng đi qua hai mành chuyển động tương đối so với nhau làm cho quang thông đi tới các tế bào quang điện thay đổi. Các tế bào quang điện này có nhiệm vụ biến đổi tín hiệu quang thành tín hiệu điện. Tín hiệu nhận được là tín hiệu có quy luật được xử lý để biết được chiều và độ dài dịch chuyển.
Hình vẽ dưới đây mô tả nguyên lý làm việc của encoder thẳng sử dụng hệ quang cho qua ánh sáng
Hình 2.7 : Nguyên lý quét ánh sáng qua thước kính dựa trên hiệu ứng quang điện
Bộ phận dò bao gồm một nguồn sáng (LED) - “đầu phát”, một thấu kính hội tụ để tạo chùm sáng song song chiếu vào các mặt nạ và thước khắc vạch. Thước khắc vạch bao gồm một hệ thống các vạch song song nhau,
Nguồn sáng LED Thấu kính hội tụ Thước khắc vạch Chu kỳ khắc vạch Mặt nạ
Cửa sổ tạo điểm
- 28 -
dụng ngăn không cho ánh sáng truyền qua, khoảng trống có tác dụng cho ánh sáng truyền qua.
Trên mặt nạ có 4 ô cửa sổ, mỗi ô có các vạch khắc mà chiều rộng vạch khắc, khoảng trắng và chu kỳ vạch khắc giống hệt trên thước kính, nhưng
Hình 2.8 : Bố trí các mặt nạ lệch pha tạo tín hiệu đo
khoảng cách giữa các ô không đều nhau mà bố trí sao cho khi áp mặt nạ lên trên thước các vạch khắc trên 4 ô của mặt nạ lệch pha nhau ¼ chu kỳ vạch khắc (hình 2.8 và 2.9).
Các tế bào quang điện - “đầu thu” được đặt đối diện với các nguồn sáng qua các ô cửa sổ để thu nhận ánh sáng sau khi đã đi qua thước kính và mặt nạ.
Nguồn sáng LED
Thấu kính hội tụ
Thước chuẩn Mặt nạ
Tế bào thu
Tế bào thu tại vị trí 900 và 2700 không
Đầu phát, đầu thu và hệ thống mặt nạ được gắn liền với nhau tạo thành một khối, khi khối này dịch chuyển thì có sự chuyển động tương đối giữa mặt nạ và thước kính gây ra sự thay đổi quang thông nhận được trên đầu thu, tạo ra hiệu ứng quang điện (sự giảm điện trở của một số chất bán dẫn dưới tác dụng của quang thông) dẫn đến sự thay đổi tín hiệu điện đầu ra.
Xét vị trí tương đối của mặt nạ và thước khắc vạch như hình 2.9:
Tại cửa sổ A: Các vạch trên mặt nạ che kín các khoảng trống trên thước, không cho ánh sáng đi qua, lúc này điện trở trên A là lớn nhất Rmax.
Tại cửa sổ B: Các vạch trên mặt nạ trùng khít các vạch trên thước, khoảng trống được mở hết cỡ cho ánh sáng đi qua, lúc này điện trở trên B là Rmin.
Tại cửa sổ C: Các vạch trên mặt nạ đi ra khỏi các vạch đen đến giữa các khoảng trống trên thước kính làm diện tích ánh sáng đi qua chỉ còn một nửa so với B. Lúc này điện trở trên C là (Rmax-Rmin)/2. Ta gọi vị trí này là vị trí trung hòa - điện trở R0
Tại cửa sổ D: Các vạch trên mặt nạ đi vào đến giữa các vạch đen trên thước kính làm diện tích ánh sáng chiếu qua cũng chỉ bằng một nửa giống cửa sổ C. Lúc này điện trở trên D là R0.
Cửa sổ A
Tế bào thu
Cửa sổ B Cửa sổ C Cửa sổ D
Mặt nạ Thước kính
- 30 -
Khi mặt nạ dịch chuyển tương đối so với thước khắc vạch ¼ chu kỳ theo chiều như hình vẽ thì:
Tại cửa sổ A: Rmax giảm xuống R0 Tại cửa sổ B: Rmin tăng lên R0
Tại cửa sổ C: R0 tăng lên Rmax
Tại cửa sổ D: R0 giảm xuống Rmin
Và ¼ chu kỳ tiếp theo:
Tại cửa sổ A: R0 giảm xuống Rmin
Tại cửa sổ B: R0 tăng lên Rmax
Tại cửa sổ C: Rmax giảm xuống R0
Tại cửa sổ D: Rmin tăng lên R0
Quá trình này liên tục diễn ra tạo nên 4 tín hiệu chu kỳ tại 4 cửa sổ, các cửa sổ này mắc vào 2 mạch điện như hình 1.6b và 1.6c tạo thành 2 tín hiệu chu kỳ l1 và l2 lệch pha nhau 900.
Phần cửa sổ đánh dấu sẽ tạo ra một tín hiệu tham khảo, tín hiệu tham khảo nhằm mục đích đánh dấu chuẩn “0”. Đối với các thước chiều dài lớn thì tín hiệu tham khảo được tạo ra liên tục trên từng đoạn khắc vạch của thước chính, nhằm giảm thiểu sai số gia tăng khi đọc xung trên một chiều dài lớn (Tín hiệu l0 trên hình 1.7). Khi đầu đọc dịch chuyển được một đoạn qua 2 cửa
RA RB