Khi biểu thị giá trị đo bằng số, chiều dài quãng đường dịch chuyển cần đo S được chia thành các bước tiến nhỏ liên tục bằng nhau (xem mục thiết bị nội suy) gọi là đơn vị lập trình nhỏ nhất q. Như vậy các đại lượng đo dạng số là một số nguyên của các bước đo đơn vị này. Dạng đơn giản nhất của một hệ thống phản hồi kiểu số là sử dụng một đĩa chia vạch đo lắp trên đều trục vít me dẫn động. Tế bào quang điện được kích thích và sản sinh ra một xung điện ứng với một bước dịch chuyển q của bàn máy. Các xung điện được cộng lại trong một bộ đếm điện tử. Thơng qua bộ đếm, chỉ cĩ đoạn đường dịch chuyển được đo. Vị trí của bàn máy tại thời điểm nào đĩ được khai báo và chỉ thị sau khi đã tổng hợp các quãng đường dịch chuyển. Vì mỗi vị trí của bàn máy chỉ cĩ thể được tìm ra thơng qua sự gia tăng hoặc giảm đi của đoạn đường kể từ vị trí trước đĩ nên hệ thống đo này được gọi là hệ thống đo gia số hay tương đối. Về mặt kỹ thuật, do xuất hiện chuỗi đo lường mà cần thiết phải đảm bảo tuyệt đối loại bỏ được các lỗi kích từ, lỗi đếm và các xung nhiễu. Nếu khơng chỉ cần sai vị trí đầu tiên thì tồn bộ các vị trí tiếp theo sẽ bị sai lệch.
Một hệ thống đo kiểu số - tương đối cho phép lập trình khơng những đối với những số đo tuyệt đối mà cả với những số đo tương đối (hình 2-27 và 2-28). Điều này cĩ thể thực hiện được khi bộ đếm được chỉnh về giá trị chênh lệch so với vị trí tiếp theo. Các xung từ hệ thống đo được phát ra và được đếm cho đến khi đạt trị số xác
83
định trước. Bộ đếm lúc này trở thành bộ so sánh trong hệ thống điều khiển của máy. Các hệ thống phản hồi kiểu số - tương đối được ứng dụng hiện nay là:
- Đĩa chia vạch đo quay (encoder quay).
- Thước chia vạch đo tịnh tiến (encoder tịnh tiến).
Hình 2-27. Hệ thống đo gián tiếp quay
1. Bàn máy;2. ĩa vạch chuẩn;3. Vít
me;4. ầu phát.
Hình 2-28. Hệ thống đo gián tiếp tịnh tiến
1. Vạch chuẩn; 2. Vị trí trước;3. Vị trí hiện thời;4. iểm tham chiếu.
Các thước chia vạch đo cĩ thể được chế tạo từ thu tinh quang học hoặc từ kim loại (dùng vật liệu phản quang để chia vạch đo). Để vạch chia kích thích quang điện và tạo xung tin cậy đồng thời biết được chiều đếm người ta dùng nhiều phương án bố trí kích thích quang điện khác nhau. Quá trình đọc xảy ra trên lưới chắn (mặt nạ), do đĩ khơng chỉ đọc trên một vạch chia mà cịn nhiều vạch chia khác đi tới liên tục, tuần tự (hình 2-29). Nhờ vậy làm các tế bào quang điện nhận được quang lượng lớn. Ngồi ta sẽ hạn chế được các lỗi chia vạch xuất hiện cục bộ trên thước đo do sự hình thành các giá trị trung gian.
Để xác định chiều đếm đúng theo chiều dịch chuyển, các hệ thống đo số - gia số sử dụng bộ đếm thuận nghịch. Điều này thực sự cần thiết vì hai nguyên nhân:
- Trên bộ đếm thuận nghịch cĩ thể đưa ra được giá trị đo tuyệt đối cho mục địch hiển thị vị trí của bàn máy hoặc để xử lý tiếp tục trong hệ thống điều khiển.
- Cĩ thể biết được và hạn chế được sai lệch giá trị đo do khả năng chạy quá điểm dừng cũng như do các rung động trên máy gây ra. Các rung động cĩ thể dẫn tới hậu quả một bước dịch chuyển bị lặn đi hoặc cộng thêm xung khơng mong muốn. Một hệ thống đo nhạy cảm với chiều đo cĩ thể cộng thêm hay trừ bớt đi một cách đúng đắn những xung nhiễu này sao cho khử được sai lệch về lượng gia tăng đường dịch chuyển.
Hệ thống đạt được độ nhạy cảm về chiều nhờ 2 tế bào quang điện 3 và 4 đặt lệch nhau 1/4 bước chia vạch T. Lưới chắn 5 phục vụ cho mục đích này, cũng được chia thành hai hàng lỗ lệch nhau 1/4 bước chia vạch T. Các xung phát ra theo thứ tự lệch nhau 90o về điện và được dẫn vào mạch chọn chiều đếm sau khi đã được nắn thành dạng xung chữ nhật (xung vuơng).
84
Để nâng cao độ tinh của thước chia vạch đo người ta sử dụng các giải pháp kỹ thuật sau:
- Chia nhỏ hơn nữa độ chia đã vạch trên thước bằng phương pháp nhân xung. - Khuyếch đại vạch chia.
- Nội suy giữa các vạch chia.
Trong trường hợp sử dụng phương pháp nhân xung chúng ta cần bố trí 2 tế bào quang điện lệch pha nhau 90o
và một mạch đánh giá thích hợp.
85