Thay đổi nhiệt độ có ảnh hưởng đến độ chính xác của đĩa encoder không? Đánh giá giãn nở nhiệt của vật liệu đế thế nào
Giãn nở nhiệt đồng đều không làm thay đổi vị trí góc của các vạch chia nên ảnh hưởng rất nhỏ đến bản thân phép đo góc; điều thực sự cần chú ý là chênh lệch giãn nở giữa đĩa encoder và moay-ơ, sự thay đổi bước vạch tại bán kính đọc và khe hở của đầu đọc phản xạ. Bài viết đưa ra hệ số giãn nở của các vật liệu đế thường dùng và ví dụ tính toán.
2026-10-05 · Langfang Jingzheng Optoelectronic Technology Co., Ltd.
Kết luận: khi đĩa encoder được gia nhiệt đồng đều, mỗi vạch chia vẫn nằm ở vị trí góc ban đầu, vì vậy nhiệt độ ảnh hưởng rất nhỏ đến bản thân giá trị đọc góc. Cần chú ý ba điều: chênh lệch giãn nở giữa đĩa encoder với moay-ơ và trục, sự thay đổi bước vạch tại bán kính đọc, và khe hở lắp đặt của đầu đọc phản xạ.
1. Hệ số giãn nở của các vật liệu đế thường dùng
| Vật liệu | Hệ số giãn nở dài (xấp xỉ, ×10⁻⁶/K) |
|---|---|
| Thạch anh nung chảy | 0.5 |
| Thủy tinh borosilicat | 3.3 |
| Thủy tinh soda-lime | 9 |
| Thép không gỉ | 16–17 |
| Hợp kim nhôm | 23 |
| Polycarbonate (PC) | 65–70 |
Bảng trên là các giá trị điển hình trong tài liệu thông dụng; giá trị cụ thể căn cứ theo dữ liệu của nhà cung cấp vật liệu.
2. Ví dụ tính toán: kích thước đĩa encoder thay đổi bao nhiêu khi nhiệt độ tăng 60 K
Lấy ví dụ bán kính đọc 20 mm, 2500 vạch, bước vạch khoảng 50,27 μm. Khi nhiệt độ tăng từ 25 ℃ lên 85 ℃ (tăng 60 K):
| Vật liệu đế | Thay đổi bán kính đọc | Thay đổi bước vạch |
|---|---|---|
| Thủy tinh borosilicat | Khoảng 4,0 μm | Khoảng 0,01 μm |
| Thủy tinh soda-lime | Khoảng 10,8 μm | Khoảng 0,03 μm |
| Thép không gỉ (16) | Khoảng 19,2 μm | Khoảng 0,05 μm |
| PC (70) | Khoảng 84 μm | Khoảng 0,21 μm |
Mức thay đổi của đĩa encoder thủy tinh và kim loại đều rất nhỏ. Bán kính đọc của đĩa encoder PC thay đổi gần 0,1 mm; khoảng dư lắp đặt theo hướng kính của đầu đọc và sự phù hợp về bước vạch cần được tính toán theo nhiệt độ làm việc.
3. Chênh lệch giãn nở giữa đĩa encoder và moay-ơ
Khi đĩa encoder thủy tinh được dán lên moay-ơ nhôm, hệ số giãn nở của hai vật liệu chênh nhau khoảng 14×10⁻⁶/K. Với bán kính lỗ trong 4 mm và nhiệt độ tăng 60 K, chênh lệch kích thước theo hướng kính khoảng 3,4 μm. Khi lớp keo đồng đều, chênh lệch này được lớp keo hấp thụ; khi lớp keo không đều, đĩa encoder có thể bị dịch chuyển toàn bộ sau các chu kỳ nhiệt, tạo thành độ lệch tâm vài micromet. Với bán kính đọc 20 mm, độ lệch tâm 3 μm tương ứng với sai số góc khoảng 31″. Cách tính sai số lệch tâm xem tại Đĩa encoder lệch tâm 5 μm thì sai số góc lớn đến đâu.
4. Khe hở của đầu đọc phản xạ
Đầu đọc phản xạ khá nhạy với khe hở giữa đầu đọc và đĩa encoder. Độ giãn dài theo phương dọc trục của trục, gối đỡ ổ trục và vỏ khi bị nóng lên sẽ làm thay đổi khe hở, ảnh hưởng đến biên độ tín hiệu. Khi thiết kế, cần tính toán sự thay đổi khe hở theo dải nhiệt độ làm việc và giữ nó trong phạm vi dung sai cho phép của đầu đọc.
5. Khuyến nghị lựa chọn
- Dải nhiệt độ rộng, độ chính xác cao: đĩa encoder thủy tinh; moay-ơ chọn vật liệu có hệ số giãn nở gần tương đương, hoặc dùng lớp keo đàn hồi, đồng đều
- Có rung động và va đập, cần làm mỏng: đĩa encoder kim loại phản xạ; tính toán sự thay đổi khe hở đầu đọc theo nhiệt độ
- Nhạy cảm về chi phí, dải nhiệt độ không rộng: đĩa encoder PC; tính toán sự thay đổi bán kính đọc và bước vạch
Khi hỏi giá, vui lòng ghi rõ dải nhiệt độ làm việc, vật liệu moay-ơ và model đầu đọc; kỹ sư sẽ đề xuất vật liệu đế phù hợp theo các điều kiện đó.
Bài viết do phòng kỹ thuật của Langfang Jingzheng Optoelectronic Technology Co., Ltd. biên soạn. Jingzheng Optoelectronics sản xuất đĩa encoder thủy tinh, đĩa encoder kim loại phản xạ, đĩa encoder PC và đĩa encoder theo yêu cầu. Website: www.encoderdisk.cn, điện thoại: 0316-8933331.