Trả lời trực tiếp: Encoder tương đối chỉ phát ra xung khi có chuyển động, nên bộ điều khiển phải đếm và phải biết điểm gốc; mất điện là mất vị trí. Encoder tuyệt đối phát ra mã riêng cho từng vị trí, nên bật máy lên là biết ngay đang ở đâu mà không cần chạy về gốc.
Nội dung thuộc chuyên trang Tự động hóa & robot của cokhi.net, cụm PLC & điều khiển — ở góc nguyên lý phản hồi vị trí, không giới thiệu hay so sánh nhãn hiệu thiết bị.
Vì sao hệ điều khiển cần phản hồi vị trí?
Một cơ cấu chạy theo lệnh mà không có phản hồi thì bộ điều khiển chỉ biết nó đã ra lệnh gì, chứ không biết cơ cấu thực sự đi tới đâu. Trượt đai, trượt khớp nối, tải nặng làm động cơ mất bước, hay đơn giản là ai đó xoay tay trục khi máy tắt — mọi thứ đó tạo ra sai lệch mà lệnh không phản ánh.
Encoder là mắt xích khép vòng đó: nó biến chuyển động cơ khí thành tín hiệu điện để bộ điều khiển so lệnh với thực tế. Đây là điều kiện để một trục chạy đúng tọa độ, và là lý do máy công cụ điều khiển số phân biệt được độ chính xác với độ lặp lại theo cách trình bày ở bài nguyên lý robot công nghiệp.
Trong sơ đồ điều khiển, encoder là thiết bị vào; bộ PLC hoặc bộ điều khiển chuyên dụng đọc nó rồi ra lệnh cho cơ cấu chấp hành, xem phân loại ở bài cơ cấu chấp hành trong tự động hóa.
Hai loại encoder khác nhau ở đâu?
| Encoder tương đối | Encoder tuyệt đối | |
|---|---|---|
| Tín hiệu phát ra | Chuỗi xung khi trục quay | Mã riêng cho từng vị trí góc |
| Biết vị trí khi vừa bật máy | Không — phải chạy về gốc trước | Biết ngay, không cần chạy về gốc |
| Mất điện giữa chừng | Mất vị trí, phải tìm gốc lại | Giữ nguyên vị trí đọc được |
| Nhiễu làm mất một xung | Sai lệch cộng dồn và không tự sửa | Mã kế tiếp vẫn đúng, không cộng dồn |
| Cấu tạo và đấu nối | Đơn giản, ít dây | Nhiều vòng mã hoặc truyền theo giao thức nối tiếp |
Bảng nêu quan hệ nguyên lý tín hiệu – hệ quả vận hành; bảng không nêu trị số độ phân giải, số xung mỗi vòng hay cấp bảo vệ, vì các trị số này khác nhau theo từng thiết bị và phải lấy từ tài liệu của chính thiết bị đó.
Vì sao encoder tương đối cần hai kênh lệch pha?
Một kênh xung duy nhất chỉ nói "có chuyển động", không nói chiều nào. Đếm số xung mà không biết chiều thì đi tới rồi đi lui vẫn ra cùng một con số — sai lệch tích lũy mà bộ điều khiển không hề biết.
Vì vậy đĩa mã được bố trí hai kênh lệch pha nhau: bộ đếm nhìn xem kênh nào đổi trạng thái trước để suy ra chiều quay, rồi cộng hoặc trừ tương ứng. Ngoài ra còn một xung gốc phát đúng một lần mỗi vòng, dùng làm mốc để đồng bộ lại số đếm.
Ba hệ quả cần nhớ khi vận hành:
- Chạy về gốc là bắt buộc sau mỗi lần mất điện với hệ dùng encoder tương đối. Bỏ bước này là chấp nhận tọa độ sai ngay từ đầu.
- Nhiễu điện gây sai lệch cộng dồn. Một xung bị mất hoặc bị đếm thừa sẽ nằm lại trong kết quả cho tới lần đồng bộ tiếp theo, nên chống nhiễu cho dây tín hiệu không phải chuyện tùy chọn.
- Số đếm là số của bộ điều khiển, không phải của cơ cấu. Nếu khớp nối trượt, encoder vẫn báo đúng số xung trong khi trục đã lệch. Đây là một trong các dấu hiệu cần soi ở cụm truyền động, xem bài khớp nối trục rung, nóng hoặc mòn nhanh.
Chọn loại nào cho tình huống nào?
Câu hỏi quyết định không phải "loại nào tốt hơn" mà là hậu quả của việc mất vị trí lớn tới đâu.
Encoder tương đối hợp lý khi máy có thể chạy về gốc nhanh và an toàn mỗi lần khởi động, và khi hành trình không có vật cản nguy hiểm trên đường về gốc. Đây là phần lớn máy công cụ thông thường.
Encoder tuyệt đối trở nên cần thiết khi chạy về gốc là bất khả thi hoặc nguy hiểm: cơ cấu nâng đang mang tải, cánh tay robot đang ở tư thế bị vướng, hoặc dây chuyền mà một lần tìm gốc kéo theo dừng cả tuyến. Chi phí thêm ở đây đổi lấy việc loại bỏ hẳn một thao tác rủi ro — cùng kiểu đánh đổi khi cân nhắc mức độ tự động hóa trình bày ở bài tự động hóa xưởng CNC.
Về vị trí trong hệ thống, encoder thuộc nhóm thiết bị cảm nhận cùng họ với các cảm biến trình bày ở bài nguyên lý cảm biến công nghiệp — khác ở chỗ nó cho giá trị liên tục theo vị trí chứ không chỉ báo có hay không có vật.
Câu hỏi thường gặp
Động cơ bước có cần encoder không? Về nguyên lý thì không, vì động cơ bước đi theo số bước đã lệnh. Nhưng khi quá tải nó mất bước mà không báo gì, và bộ điều khiển vẫn tưởng đã tới nơi. Gắn encoder chính là để phát hiện đúng tình huống đó — tức để biết lệnh và thực tế đã lệch nhau.
Encoder gắn ở động cơ và gắn ở trục ra khác nhau thế nào? Gắn ở động cơ thì đo được chuyển động của động cơ, không đo được phần sai lệch sinh ra trong bộ truyền: khe hở ăn khớp, biến dạng đàn hồi, trượt đai. Gắn ở trục ra đo đúng cái người dùng quan tâm nhưng lắp đặt khó hơn. Khe hở trong bộ truyền là nguồn sai lệch có thật, xem cơ chế ở bài bánh răng: phân loại, module và công thức.
Encoder tuyệt đối có cần chạy về gốc lần nào không? Không cần cho việc biết vị trí, nhưng vẫn cần một lần đặt gốc ban đầu để gán mã của encoder ứng với tọa độ máy. Sau lần đó, mã đọc được luôn quy chiếu đúng, kể cả sau mất điện.