Como funciona un codificador de posición

A codificador É un sensor que transforma un movemento mecánico nun sinal eléctrico que pode ser interpretado por un PLC, un convertidor de frecuencia, un servocontrolador, un contador, un sistema de adquisición de datos ou un ordenador industrial.

Tamén se chama codificador de posición, aínda que no entorno industrial actual o termo codificador.

Dependendo do seu deseño, un codificador pode proporcionar información sobre:

• A posición angular dun eixe.
• A posición lineal dun elemento en movemento.
• O desprazamento realizado.
• A dirección do movemento.
• A velocidade de rotación ou desprazamento.
• O número de voltas completadas.
• Aceleración, calculada a partir do cambio de velocidade.

Comprender o funcionamento dun codificador permíteche seleccionar correctamente a súa tecnoloxía, resolución, interface de saída e sistema de montaxe.

Os codificadores son compoñentes fundamentais na automatización industrial, robótica, máquinas CNC, servomotores, ascensores, grúas, aeroxeradores, liñas de produción, maquinaria de envasado, sistemas de impresión e equipos de medición.

En termos sinxelos, un codificador é o dispositivo que permite que unha máquina saiba canto se moveu un eixo, en que dirección se moveu e, nalgúns modelos, a súa posición exacta.

Como funciona un codificador?

O principio xeral de funcionamento dun codificador consiste en desprazar un patrón físico unido ao elemento cuxa posición se quere medir.

Nunha codificador rotatorio, Este patrón atópase normalmente nun disco unido ao eixe. Nun codificador lineal, Colócase sobre unha regra, unha cinta métrica ou unha escala que se move lonxitudinalmente.

O patrón contén zonas distintas que poden ser detectadas por un cabezal de lectura fixo. Dependendo da tecnoloxía empregada, estas zonas pódense distinguir polas súas propiedades:

• Ópticos.
• Magnético.
• Indutivo.
• Capacitivo.
• Eléctrico ou de contacto.

A medida que o disco ou a regra se move, o cabezal detecta cambios sucesivos no patrón. A electrónica interna acondiciona estes sinais e convérteos en pulsos, sinais sinusoidais ou palabras dixitais que representan o movemento ou a posición.

O sistema non mide necesariamente a posición mediante contacto directo. Na maioría dos codificadores industriais modernos, a lectura tómase sen contacto, o que reduce o desgaste e permite unha longa vida útil.

Que mide un codificador?

A cantidade que un codificador mide directamente é a posición ou o/a desprazamento. Non obstante, a partir do seu sinal tamén se poden calcular outras variables relacionadas co movemento.

Posición

A posición pode ser angular, xeralmente expresada en graos, revolucións ou contaxes, ou lineal, expresada en milímetros, micrómetros ou outras unidades de lonxitude.

Desprazamento

Nun codificador incremental, o desprazamento obtense contando os pulsos xerados durante o movemento.

Velocidade

A velocidade determínase medindo a frecuencia dos pulsos ou o tempo transcorrido entre dous pulsos consecutivos.

Dirección do movemento

A dirección determínase comparando dous sinais que están fóra de fase entre si, normalmente chamados canais A e B.

Aceleración

A aceleración pódese calcular a partir do cambio de velocidade ao longo do tempo. Non é unha saída directa do codificador, senón un valor calculado polo sistema de control.

Encoder rotatorio e encoder lineal

Os codificadores pódense clasificar segundo o tipo de movemento que están deseñados para medir.

Codificador rotatorio

A codificador rotatorio Mide a rotación dun eixe. O elemento de medición adoita ser un disco unido ao eixe e dividido en sectores ou pistas codificadas.

Permite coñecer:

• O ángulo xirou.
• A posición angular.
• A velocidade de rotación.
• O sentido de rotación.
• O número de revolucións.

É o tipo de codificador máis común en motores, servomotores, caixas de cambios, robots, máquinas CNC, ascensores e sistemas de posicionamento.

Codificador lineal

A codificador lineal Mide o desprazamento dun elemento ao longo dunha traxectoria rectilínea.

En lugar dun disco, use unha regra, unha escala óptica, unha cinta magnética ou un patrón lineal. O cabezal de lectura móvese en relación con esta escala, ou a escala móvese en relación co cabezal.

Úsase principalmente en:

• Máquinas ferramentas.
• Táboas de posicionamento.
• Equipamentos de metroloxía dimensional.
• Cilindros e actuadores lineais.
• Sistemas de corte.
• Impresoras e maquinaria gráfica.
• Aplicacións de posicionamento de alta precisión.

Codificador incremental: funcionamento e sinais

A codificador incremental Xera pulsos a medida que se produce movemento. Cada pulso representa un certo incremento de posición, pero non identifica por si só unha posición absoluta.

A posición calcúlase contando os impulsos desde un punto de partida coñecido.

Nun codificador óptico incremental, o disco contén sectores transparentes e opacos distribuídos uniformemente. Unha fonte de luz está situada nun lado do disco e un fotodetector no lado oposto.

Cando o disco xira, prodúcese a seguinte secuencia:

1. Unha zona transparente permite que a luz chegue ao detector.
2. Unha zona opaca interrompe o feixe de luz.
3. O fotodetector alterna entre dous niveis eléctricos.
4. A electrónica acondiciona o sinal.
5. A saída convértese nun tren de pulsos.
6. O controlador conta os pulsos para calcular o desprazamento.

O número de pulsos xerados por revolución depende da resolución do disco codificado.

Canles A e B dun codificador incremental

Un codificador de sinal único pode contar pulsos, pero non pode determinar directamente a dirección do movemento. Xérase o mesmo tipo de pulso tanto se o eixe xira no sentido horario como antihorario.

Para solucionar este problema, a maioría dos codificadores incrementais industriais incorporan dous sinais chamados Canle A e Canle B.

Ambos os sinais teñen a mesma frecuencia, pero están electricamente desfasados en 90°, é dicir, un cuarto de ciclo. Esta disposición chámase cuadratura.

O controlador determina a dirección observando cal dos dous sinais cambia primeiro:

• Se a canle A se move por diante da canle B, o eixe xira nunha dirección.
• Se a canle B se move por diante da canle A, o eixo xira na dirección oposta.

A dirección específica asignada a cada secuencia dependerá do conxunto mecánico, do lado desde o que se ve o eixo e da configuración do sistema de control.

O uso de dous sinais fóra de fase permite que un contador bidireccional sume pulsos nunha dirección e os reste cando o movemento cambia de dirección.

Canle Z, índice ou referencia

Ademais dos canais A e B, moitos codificadores incrementais incorporan un terceiro sinal chamado:

• Canle Z.
• Índice.
• Impulso cero.
• Pulso de referencia.
• Pulso marcador.

O canal Z xera normalmente un único pulso por revolución. O seu propósito é proporcionar unha referencia angular repetitiva.

Este sinal utilízase para:

• Realizar unha busca da orixe da máquina.
• Sincronizar o contador.
• Verificar que se completou unha revolución.
• Corrixir calquera desviación acumulada.
• Establecer unha posición de referencia mecánica.

O canal Z non converte o codificador incremental en absoluto. Só proporciona unha marca coñecida unha vez por revolución. Ata que o eixo alcance esa marca, o sistema non coñece a súa posición de referencia.

Que ocorre se se desconecta un codificador incremental?

O codificador incremental non almacena intrinsecamente a posición. Xera información sobre o movemento, pero a posición acumulada obtense externamente mediante un contador.

Se se interrompe a subministración de enerxía e o controlador perde o valor contado, a posición vólvese descoñecida. Cando se reinicia a máquina, normalmente é necesaria unha operación de referencia. busca de referencia.

Tamén pode producirse un erro de posicionamento se:

• Pérdese un impulso debido a unha interferencia.
• O disco óptico está contaminado.
• Hai unha rotura no cable.
• A frecuencia de saída supera a capacidade do contador.
• O eixo móvese mentres o sistema de lectura está desconectado.

En sistemas críticos, pódense empregar contadores con memoria non volátil, fontes de alimentación de reserva ou rutinas de referencia periódicas. Estas medidas pertencen ao sistema de control e non converten a medición incremental nunha medición absoluta.

Codificador absoluto: como funciona

A codificador absoluto Ofrece un valor único para cada posición no seu percorrido.

En lugar de simplemente xerar unha secuencia de pulsos, entrega unha palabra dixital que representa directamente a posición do eixo ou da regra con respecto a unha referencia interna.

Nun codificador óptico absoluto, o disco incorpora varias pistas concéntricas. Cada pista representa un bit e contén sectores transparentes e opacos distribuídos segundo un código específico.

Unha matriz de fotodetectores le simultaneamente todas as pistas. A combinación dos estados detectados forma unha palabra dixital diferente para cada posición.

O número de postos dispoñibles calcúlase mediante:

Onde n é o número de bits do codificador.

A resolución angular teórica pódese calcular usando:

Por exemplo, un codificador absoluto de 12 bits divide unha revolución completa en 4.096 posicións:

Un codificador absoluto mantén a súa posición sen alimentación?

Un codificador absoluto non precisa contar todos os movementos realizados desde unha orixe determinada para determinar a súa posición. Cando se lle envía o código, le o código correspondente á posición actual e emite inmediatamente ese valor.

Isto significa que, mesmo se estivo desconectado, pode recuperar a súa posición angular en canto volva recibir enerxía.

Non obstante, é necesario diferenciar entre encoders absolutos dunha soa volta e multivolta.

Encoder monoxiro ou absoluto monoxiro

Un codificador absoluto volta única determina a posición exacta dentro dunha revolución.

Por exemplo, un codificador dunha soa volta de 12 bits pode distinguir 4.096 posicións dentro de 360°, pero non indica cantas voltas completas se deron.

Encoder multivolta ou absoluto multivolta

Un codificador absoluto multixiro Determina a posición dentro dunha revolución e tamén conta o número de revolucións realizadas.

O rexistro multixiro pódese obter mediante:

• Engrenaxes internas.
• Contadores electrónicos con batería.
• Sistemas de captación de enerxía.
• Tecnoloxías magnéticas ou electrónicas sen baterías.

Un encoder multivolta é axeitado cando o eixe pode dar varias voltas e é necesario manter a posición xeral, como en grúas, elevadores, fusos, válvulas, robots e sistemas de almacenamento automático.

Por que os codificadores absolutos usan código Gray?

Nun disco absoluto codificado en binario natural, varios bits poden cambiar simultaneamente ao pasar dunha posición a outra.

Por exemplo:

Durante esta transición, cambian tres bits. Dado que os sensores non conmutan exactamente no mesmo instante, podería obterse unha combinación intermedia incorrecta durante unha fracción de segundo.

El Código Gris Isto reduce esta ambigüidade porque só cambia un bit entre dúas posicións consecutivas.

A súa principal vantaxe nun codificador absoluto é a redución dos erros asociados coa transición entre posicións adxacentes.

O código Gray non é, en si mesmo, un código de detección de erros de transmisión. Para transmitir datos de posición a través dun cable industrial, pódense usar protocolos que incorporen comprobacións adicionais.

Diferenza entre codificadores incrementais e absolutos

A diferenza fundamental reside no tipo de información que proporciona cada codificador.

Cando deberías elixir un codificador incremental?

Un codificador incremental é unha solución axeitada cando:

• Hai dispoñible unha rutina de referencia.
• A velocidade debe medirse principalmente.
• O custo é un factor importante.
• O sistema pode almacenar o contador externamente.
• Non hai risco de movemento coa máquina desconectada.

Cando deberías elixir un codificador absoluto?

É preferible un codificador absoluto cando:

• A posición debe coñecerse inmediatamente ao comezar.
• Non é posible realizar unha busca de fontes.
• O eixo pódese mover mentres o equipo está apagado.
• Unha posición incorrecta pode causar danos.
• É preciso coñecer o número total de voltas.

Como funciona un codificador óptico

A tecnoloxía óptica é unha das máis empregadas cando se require unha boa resolución, precisión e repetibilidade.

Un codificador óptico adoita estar composto polos seguintes elementos:

1. Un eixo ou elemento móbil.
2. Un disco ou báscula codificada.
3. Unha fonte de luz, normalmente un LED.
4. Un sistema óptico ou lente colimadora.
5. Un ou máis fotodetectores.
6. Un circuíto de acondicionamento.
7. Unha etapa de saída ou interface de comunicación.

Fonte de luz

A fonte de luz ilumina o patrón codificado. Normalmente úsase un LED debido ao seu pequeno tamaño, tempo de resposta rápido e longa vida útil.

O sistema pode incorporar unha lente para dirixir a radiación cara ao disco e obter un feixe ben definido.

Disco óptico ou escala

O elemento codificado pódese fabricar en:

• Vidro.
• Metal.
• Materia plástica.
• Película flexible.
• Regra de precisión.

O vidro permite patróns moi estables e definidos, pero pode ser máis susceptible aos impactos. Os discos metálicos ofrecen unha maior resistencia mecánica, aínda que o seu proceso de fabricación e a súa planitude poden limitar a resolución alcanzable.

Fotodetector

O fotodetector converte a luz recibida nun sinal eléctrico. Pódese usar un fotodiodo, un fototransistor ou unha fotomatriz.

O sinal orixinal do detector non sempre é perfectamente cadrado. Pode ter unha forma aproximadamente sinusoidal debido ao tamaño do feixe, á xeometría da fenda e á resposta do sistema óptico.

A electrónica interna amplifica, filtra e compara o sinal para obter niveis de saída definidos correctamente.

Electrónica de acondicionamento

A electrónica do codificador pode realizar funcións como:

• Amplificación do sinal do fotodetector.
• Compensación por variacións de intensidade.
• Comparación mediante limiares.
• Xeración de ondas cadradas.
• Interpolación de sinais sinusoidais.
• Corrección de erros.
• Conversión de código Gray.
• Comunicación co sistema de control.

Codificador óptico transmisivo

Nun codificador óptico transmisivo, a fonte de luz e o detector están situados en lados opostos do disco.

As áreas transparentes permiten o paso da luz, mentres que as áreas opacas a bloquean. Esta é unha configuración común nos codificadores rotatorios de precisión.

Codificador óptico reflexivo

Nun codificador óptico reflectante, a fonte de luz e o detector están situados no mesmo lado.

O disco ou a escama ten zonas reflectantes e non reflectantes. A cantidade de luz reflectida cambia coa posición, o que permite detectar o movemento.

Codificadores ópticos baseados en franxas de moiré

Os codificadores ópticos de alta resolución poden usar dúas reixas ou escalas superpostas. Cando unha se move en relación coa outra, aparecen franxas de interferencia, coñecidas como Raias moiré.

Un pequeno cambio na escala produce un movemento máis visible das raias observadas. Isto permite a detección de desprazamentos moi pequenos e a interpolación de posicións entre as divisións físicas do patrón.

Esta técnica pódese aplicar tanto a codificadores lineais como rotatorios.

Vantaxes do codificador óptico

• Alta resolución.
• Boa precisión.
• Excelente repetibilidade.
• Ausencia de contacto mecánico.
• Baixa histérese.
• Capacidade para xerar sinais incrementais ou absolutos.
• Posibilidade de interpolación.
• Boa resposta a altas velocidades.

Limitacións do codificador óptico

A calidade da medición pode verse afectada por:

• Po.
• Aceite.
• Fume.
• Condensación.
• Humidade interna.
• Desalineamento óptico.
• Vibracións ou impactos.
• Deterioración do disco.
• Variacións excesivas de temperatura.
• Degradación de elementos optoelectrónicos.

Estas limitacións non significan que un codificador óptico non se poida usar na industria. Os modelos industriais modernos incorporan carcasas seladas, rolamentos, óptica protexida, compensación electrónica e clasificacións de protección axeitadas.

A selección debe facerse segundo o entorno real de instalación.

Outras tecnoloxías de codificación

Aínda que a tecnoloxía óptica é unha das máis coñecidas, existen outros principios de medición axeitados para condicións ou requisitos ambientais específicos.

Codificador magnético

A codificador magnético Emprega un imán, unha engrenaxe ferromagnética ou un anel con polos magnéticos alternos.

O campo magnético pódese detectar mediante:

• Sensores de efecto Hall.
• Sensores magnetorresistivos.
• Sensores magnetorresistivos anisotrópicos.
• Sensores magnetorresistivos de efecto túnel.
• Bobinas indutivas.
• Sensores de efecto Wiegand.

A orientación ou intensidade do campo cambia a medida que o eixo xira. A electrónica procesa os sinais resultantes para calcular o ángulo ou xerar pulsos incrementais.

As súas principais vantaxes son:

• Boa resistencia ao po e ao aceite.
• Tolerancia ás vibracións.
• Construción compacta.
• Funcionamento sen contacto.
• Adaptación a maquinaria móbil e entornos industriais.

Entre as súas limitacións están a posible influencia de campos magnéticos externos, a necesidade de controlar a distancia entre o imán e o sensor e, nalgúns deseños, unha precisión menor que a dun codificador óptico equivalente.

Codificador indutivo

A codificador indutivo Xera un campo electromagnético mediante bobinas. O desprazamento dunha peza ou patrón condutor modifica o acoplamento, a inductancia ou as correntes inducidas.

A electrónica mide estas variacións e determina a posición.

As súas principais características son:

• Funcionamento sen contacto.
• Boa resistencia á sucidade, á humidade e ás vibracións.
• Ausencia de elementos ópticos.
• Apto para aplicacións industriais esixentes.
• Boa estabilidade mecánica.

Non se debe confundir un codificador indutivo cun resolvedor, aínda que ambos empregan fenómenos electromagnéticos para medir unha posición angular.

Codificador capacitivo

A codificador capacitivo Ten eléctrodos fixos e móbiles. O movemento modifica periodicamente a capacitancia eléctrica entre eles.

A electrónica mide estas variacións e calcula a posición.

As súas características principais inclúen:

• Baixo consumo.
• Construción compacta.
• Boa resolución.
• Inmunidade a campos magnéticos.

A humidade, as variacións de distancia, a contaminación dieléctrica e as capacitancias parasitarias deben controlarse mediante un deseño e un selado axeitados.

Codificador mecánico ou de contacto

Nun codificador mecánico, as escobillas móvense sobre sectores condutores e illantes.

A súa principal vantaxe é que pode xerar sinais eléctricos de alta amplitude sen necesidade dun sistema óptico complexo.

Non obstante, ten limitacións significativas:

• Desgaste mecánico.
• Recuperación de contactos.
• Límite de velocidade.
• Vida útil máis curta.
• Posible perda de contacto debido á vibración.

Por este motivo úsase principalmente en controis de panel, selectores e aplicacións de baixa velocidade, e moito menos en posicionamento industrial de precisión.

Comparación de tecnoloxías de codificación

Resolución dun codificador incremental

Nos encoders incrementais rotatorios, a resolución exprésase normalmente mediante:

• PPR: pulsos por revolución.
• Impulsos por volta.
• Liñas por volta.
• RCP: contas por revolución.

Débese comprobar sempre a definición empregada polo fabricante, porque os termos PPR e CPR non se empregan do mesmo xeito en todos os catálogos.

Nun codificador con sinais A e B, o controlador pode contar:

• Unha aresta por período: decodificación ×1.
• Dúas arestas por período: descodificación ×2.
• Os catro flancos de A e B: descodificación ×4.

Por exemplo, un codificador de 1,024 PPR pode proporcionar ata 4,096 contaxes por revolución ao ler os catro flancos dos sinais A e B.

O aumento no número de contaxes non se debe confundir cunha mellora correspondente na precisión. A resolución dixital e a precisión mecánica son especificacións diferentes.

Resolución, precisión e repetibilidade

Un dos erros máis frecuentes á hora de elixir un codificador é asumir que unha alta resolución implica automaticamente unha alta precisión.

Non son conceptos equivalentes.

Resolución

É o incremento de posición máis pequeno que pode representar a saída do codificador.

Precisión

É a proximidade entre a posición indicada polo codificador e a posición real.

Repetibilidade

É a capacidade do codificador para indicar o mesmo valor cando o eixo volve varias veces a unha posición específica.

Linealidade

Indica canto se desvía a relación entre a posición real e a posición medida dunha resposta ideal.

Un codificador pode ofrecer millóns de contaxes por revolución e, con todo, presentar erros mecánicos, ópticos ou electrónicos maiores que o tamaño dunha contaxe.

A precisión final pode verse afectada por:

• Excentricidade do disco.
• Xogo do eixo.
• Calidade do rodamento.
• Erro de patrón codificado.
• Desalineamento.
• Erro de interpolación.
• Temperatura.
• Flexibilidade de acoplamento.
• Erros de montaxe.

Como calcular a velocidade cun codificador

A velocidade pódese calcular contando os pulsos durante un intervalo de tempo ou medindo o período entre dous pulsos consecutivos.

Se un codificador xera N pulsos por revolución e mídese unha frecuencia f, A velocidade pódese calcular usando:

Por exemplo, para un codificador con 1.000 pulsos por revolución e unha frecuencia de saída de 20.000 Hz:

Ao usar a descodificación en cuadratura ×4, debe definirse correctamente se o valor N representa pulsos, períodos ou contaxes.

A altas velocidades tamén é necesario comprobar que a frecuencia máxima de saída non supere a frecuencia de entrada permitida polo PLC, o contador, o variador ou o servocontrolador.

Sinais de saída e interfaces

Non se debe confundir a tecnoloxía interna do codificador coa súa interface eléctrica.

Dous codificadores ópticos cun principio de lectura similar poden usar saídas completamente diferentes.

Saídas de codificador incremental

• Empurrar e tirar.
• HTL.
• TTL.
• Controlador de liña diferencial RS-422.
• Colector aberto.
• NPN.
• PNP.
• Seno e coseno de 1 Vpp.
• Sinais diferenciais A, /A, B, /B, Z e /Z.

Os sinais diferenciais son especialmente recomendables en cables longos ou en contornas con interferencias, porque permiten que o receptor rexeite o ruído que afecta a ambos os condutores de xeito similar.

Interfaces de codificador absoluto

• Saída paralela.
• SSI.
• BiSS-C.
• CANopen.
• SAE J1939.
• IO-Link.
• EtherCAT.
• PROFINET.
• EtherNet/IP.
• Interfaces propietarias para servomotores e accionamentos.

A interface debe ser compatible co controlador e ter unha velocidade de actualización suficiente para a dinámica da aplicación.

Como elixir un codificador

A selección debe comezar polas necesidades mecánicas e metrolóxicas da aplicación, e non só polo número de pulsos ou bits.

Tipo de movemento

Débese determinar se se medirá:

• Movemento rotatorio.
• Movemento lineal.
• Só unha volta.
• Varias voltas.
• Posición relativa.
• Posición absoluta.

Resolución requirida

A resolución debe ser suficiente para o control requirido. Aumentar indiscriminadamente o número de contaxes pode aumentar a frecuencia de saída e a carga do sistema sen mellorar a precisión real.

Precisión e repetibilidade

Nos sistemas de posicionamento, débese comprobar a precisión especificada polo fabricante, especialmente cando se trata de reducións mecánicas, engrenaxes ou fusos.

velocidade máxima

É necesario verificar:

• A velocidade mecánica máxima do codificador.
• A frecuencia máxima de saída.
• A capacidade do contador.
• O tempo de ciclo do PLC.
• A velocidade do bus de comunicación.

Tipo de eixo

Os principais formatos mecánicos son:

• Eixo sólido.
• Eixo oco.
• Eixo pasante oco.
• Eixo oco cego.
• Codificador sen rodamentos.
• Codificador modular.
• Kit de codificador para integración no motor.

Cargas no eixo

Non se deben superar as cargas radiais e axiais admisibles. Normalmente úsase un acoplamento flexible para compensar pequenas desalineacións sen transmitir unha tensión excesiva aos rolamentos.

Condicións ambientais

Débese ter en conta o seguinte:

• Temperatura de funcionamento.
• Presenza de po.
• Auga e humidade.
• Aceite.
• Produtos químicos.
• Condensación.
• Vibración.
• Colisións.
• Campos magnéticos.
• Risco de explosión.
• Clasificación de protección IP.

Fonte de alimentación e sinal de saída

Antes de conectar o codificador, débese comprobar o seguinte:

• Tensión de subministración.
• Consumo.
• Tipo de saída.
• Nivel lóxico.
• Número de fíos.
• Lonxitude máxima do cable.
• Necesidade de resistencias de terminación.
• Frecuencia máxima.
• Compatibilidade do receptor.

Por que se dana ou falla un codificador?

Un codificador pode fallar debido a causas mecánicas, eléctricas ou ambientais.

Desalineamento do eixe

Un desalineamento excesivo supón cargas periódicas nos rolamentos e pode causar vibracións, desgaste e perda de precisión.

Acoplamento incorrecto

Un acoplamento demasiado ríxido transmite erros de aliñamento, expansións e desprazamentos axiais ao codificador.

Cargas radiais ou axiais excesivas

O eixe do codificador non se debe usar como elemento estrutural nin someterse directamente a correas, engrenaxes ou tensións que superen os límites permitidos.

velocidade excesiva

Superar a velocidade mecánica máxima pode danar os rolamentos. Tamén é posible que o codificador funcione correctamente, pero o controlador non poida procesar a frecuencia xerada.

Dieta inadecuada

Unha sobretensión, unha inversión de polaridade ou unha conexión incorrecta das saídas poden danar a electrónica interna.

Interferencia electromagnética

Os cables do codificador instalados preto de motores, contactores ou accionamentos poden captar interferencias.

Para reducilos, recoméndase usar:

• Sinais diferenciais.
• Cable blindado.
• Pares trenzados.
• Separación dos cables de alimentación.
• Conexión a terra axeitada.
• Acabados recomendados polo fabricante.

Contaminación

Nun codificador óptico, o po, o aceite ou a condensación poden reducir a luz recibida e causar pulsos distorsionados ou perdas de lectura.

Entrada de auga

Unha clasificación IP insuficiente, un prensaestopas mal instalado ou un conector sen selar poden permitir a entrada de humidade.

Golpes e vibracións

Os impactos poden danar os rolamentos, o disco de vidro, os elementos magnéticos ou os sistemas de lectura.

Aplicacións dos codificadores

Os codificadores utilízanse sempre que un sistema precisa relacionar o movemento físico cun sinal de control.

Algunhas aplicacións comúns son:

• Control de posición de servomotores.
• Retroalimentación dos motores eléctricos.
• Máquinas CNC.
• Robots industriais.
• Táboas de indexación.
• Ascensores e montacargas.
• Grúas e puentes guindastres.
• Aeroxeradores.
• Antenas e telescopios.
• Válvulas motorizadas.
• Sistemas de almacenamento automáticos.
• AGV e robots móbiles.
• Maquinaria de impresión.
• Máquinas de envasado.
• Sistemas de corte e medición de lonxitude.
• Equipamento médico.
• Bancos de probas.
• Metroloxía dimensional.
• Control de velocidade da cinta transportadora.
• Sincronización electrónica de eixes.

Preguntas frecuentes sobre os codificadores

Que é un codificador e para que se usa?

Un codificador é un sensor que converte o movemento lineal ou rotatorio nun sinal eléctrico. Úsase para determinar a posición, o desprazamento, a velocidade e a dirección do movemento dunha máquina.

Que mide un codificador?

Un codificador mide directamente a posición ou o desprazamento. A partir do seu sinal, tamén se pode calcular a velocidade, a dirección do movemento e a aceleración.

Cal é a diferenza entre un codificador e un sensor de proximidade?

Un sensor de proximidade normalmente detecta a presenza ou ausencia dun obxecto nun punto. Un codificador xera información continua sobre o movemento ou a posición ao longo dunha traxectoria.

Cal é a diferenza entre un codificador incremental e un codificador absoluto?

O codificador incremental xera pulsos que deben contarse desde un punto de referencia. O codificador absoluto emite directamente un código correspondente á posición actual.

Que significan os signos A, B e Z?

A e B son dous sinais en cuadratura que se empregan para contar o desprazamento e determinar a dirección. Z é un pulso de referencia que normalmente aparece unha vez por revolución.

Cal é mellor, un codificador óptico ou un codificador magnético?

Depende da aplicación. Os codificadores ópticos adoitan escollerse cando se require alta resolución e precisión. Os codificadores magnéticos son especialmente axeitados cando hai presenza de po, aceite, humidade ou vibracións. A calidade final depende do deseño específico, non só da tecnoloxía.

Que significa que un codificador teña 1,024 PPR?

Isto significa normalmente que xera 1024 períodos de sinal por revolución en cada canal. Ao contar os catro bordos de A e B, obtéñense 4096 contaxes por revolución. Verifique sempre a nomenclatura empregada polo fabricante.

Un codificador absoluto necesita realizar o homing?

Normalmente, non é necesario facer referencia ao codificador para determinar a súa posición dentro do rango absoluto. Non obstante, a máquina pode requirir unha calibración inicial para relacionar o valor do codificador co cero mecánico do sistema.

Pódese usar un codificador para medir a velocidade?

Si. A velocidade obtense da frecuencia dos pulsos ou do tempo transcorrido entre eles.

Un codificador incremental perde a súa posición ao desconectarse?

O codificador permanece fisicamente na mesma posición, pero o sistema pode perder o valor acumulado polo contador. Por este motivo, adoita ser necesaria unha busca de referencia ao arrancar.

Conclusión

Un codificador é un transdutor de posición que converte un desprazamento lineal ou angular nun sinal eléctrico utilizable por un sistema de control.

Nunha codificador incremental, O movemento xera impulsos que deben contarse desde un punto de referencia. As canles A e B permiten determinar a dirección do movemento, mentres que a canle Z proporciona unha marca de referencia, normalmente unha vez por revolución.

Nunha codificador absoluto, Cada posición está asociada a un valor dixital único. Isto permite recuperar a posición directamente ao conectar o dispositivo, sen necesidade de reconstruíla contando todos os movementos anteriores.

A tecnoloxía óptica destaca pola súa resolución, precisión e repetibilidade, aínda que require unha protección axeitada contra a contaminación, a humidade e as vibracións. As tecnoloxías magnéticas, indutivas e capacitivas ofrecen alternativas especialmente interesantes cando as condicións ambientais son máis esixentes.

A selección correcta dun codificador debe ter en conta a resolución, a precisión, a velocidade, a interface eléctrica, a montaxe mecánica e as condicións reais de funcionamento.