Como funciona um codificador de posição

UM codificador É um sensor que transforma um movimento mecânico em um sinal elétrico que pode ser interpretado por um CLP (Controlador Lógico Programável), um conversor de frequência, um controlador servo, um contador, um sistema de aquisição de dados ou um computador industrial.

Também é chamado de codificador de posição, embora no atual ambiente industrial o termo codificador.

Dependendo do seu projeto, um codificador pode fornecer informações sobre:

• A posição angular de um eixo.
• A posição linear de um elemento móvel.
• O deslocamento realizado.
• A direção do movimento.
• A velocidade de rotação ou deslocamento.
• O número de voltas completadas.
• A aceleração é calculada a partir da variação da velocidade.

Compreender como um codificador funciona permite selecionar corretamente sua tecnologia, resolução, interface de saída e sistema de montagem.

Os encoders são componentes fundamentais na automação industrial, robótica, máquinas CNC, servomotores, elevadores, guindastes, turbinas eólicas, linhas de produção, máquinas de embalagem, sistemas de impressão e equipamentos de medição.

Em termos simples, um encoder é o dispositivo que permite que uma máquina saiba A quantidade de movimento de um eixo, a direção do movimento e, em certos modelos, sua posição exata..

Como funciona um codificador?

O princípio geral de funcionamento de um codificador consiste em deslocar um padrão físico fixado ao elemento cuja posição se deve medir.

Em um codificador rotativo, Esse padrão é normalmente encontrado em um disco preso ao eixo. Em um codificador linear, É colocado sobre uma régua, uma fita métrica ou uma escala que se move longitudinalmente.

O padrão contém zonas distintas que podem ser detectadas por uma cabeça de leitura fixa. Dependendo da tecnologia utilizada, essas zonas podem ser distinguidas por suas propriedades:

• Óticas.
• Magnético.
• Indutivo.
• Capacitivo.
• Elétrico ou por contato.

À medida que o disco ou a régua se move, a cabeça de leitura/gravação detecta mudanças sucessivas no padrão. Os componentes eletrônicos internos condicionam esses sinais e os convertem em pulsos, sinais sinusoidais ou palavras digitais que representam o movimento ou a posição.

O sistema não mede necessariamente a posição por contato direto. Na maioria dos encoders industriais modernos, a leitura é feita sem contato, o que reduz o desgaste e permite uma longa vida útil.

O que um codificador mede?

A grandeza que um codificador mede diretamente é a posição ou o deslocamento. No entanto, outras variáveis relacionadas ao movimento também podem ser calculadas a partir do seu sinal.

Posição

A posição pode ser angular, geralmente expressa em graus, revoluções ou contagens, ou linear, expressa em milímetros, micrômetros ou outras unidades de comprimento.

Deslocamento

Em um codificador incremental, o deslocamento é obtido pela contagem dos pulsos gerados durante o movimento.

Velocidade

A velocidade é determinada medindo a frequência dos pulsos ou o tempo decorrido entre dois pulsos consecutivos.

Direção do movimento

A direção é determinada comparando dois sinais que estão em oposição de fase, geralmente chamados de canais A e B.

Aceleração

A aceleração pode ser calculada a partir da variação da velocidade ao longo do tempo. Não se trata de um valor obtido diretamente pelo encoder, mas sim de um valor calculado pelo sistema de controle.

Codificador rotativo e codificador linear

Os encoders podem ser classificados de acordo com o tipo de movimento que foram projetados para medir.

Codificador rotativo

UM codificador rotativo Ele mede a rotação de um eixo. O elemento de medição geralmente é um disco fixado ao eixo e dividido em setores ou trilhas codificadas.

Isso permite que você saiba:

• O ângulo mudou.
• A posição angular.
• A velocidade de rotação.
• O sentido da rotação.
• O número de revoluções.

É o tipo mais comum de encoder em motores, servomotores, caixas de engrenagens, robôs, máquinas CNC, elevadores e sistemas de posicionamento.

Codificador linear

UM codificador linear Mede o deslocamento de um elemento ao longo de um percurso reto.

Em vez de um disco, use uma régua, uma escala óptica, uma fita magnética ou um padrão linear. A cabeça de leitura se move em relação a essa escala, ou a escala se move em relação à cabeça.

É usado principalmente em:

• Máquinas-ferramenta.
• Mesas de posicionamento.
• Equipamentos de metrologia dimensional.
• Cilindros lineares e atuadores.
• Sistemas de corte.
• Impressoras e máquinas gráficas.
• Aplicações de posicionamento de alta precisão.

Encoder incremental: operação e sinais

UM codificador incremental Ele gera pulsos à medida que ocorre movimento. Cada pulso representa um certo incremento de posição, mas não identifica, por si só, uma posição absoluta.

A posição é calculada contando os impulsos a partir de um ponto inicial conhecido.

Em um codificador óptico incremental, o disco contém setores transparentes e opacos distribuídos uniformemente. Uma fonte de luz está localizada em um lado do disco e um fotodetector no lado oposto.

Quando o disco gira, ocorre a seguinte sequência:

1. Uma área transparente permite que a luz alcance o detector.
2. Uma área opaca interrompe o feixe de luz.
3. O fotodetector alterna entre dois níveis elétricos.
4. Os componentes eletrônicos condicionam o sinal.
5. A saída se transforma em um trem de impulsos.
6. O controlador conta os pulsos para calcular o deslocamento.

O número de pulsos gerados por revolução depende da resolução do disco codificado.

Canais A e B de um codificador incremental

Um codificador de sinal único pode contar pulsos, mas não consegue determinar diretamente a direção do movimento. O mesmo tipo de pulso é gerado independentemente de o eixo girar no sentido horário ou anti-horário.

Para resolver esse problema, a maioria dos encoders incrementais industriais incorpora dois sinais chamados Canal A e Canal B.

Ambos os sinais têm a mesma frequência, mas estão eletricamente defasados em 90°, ou seja, um quarto de ciclo. Essa configuração é chamada de defasagem. quadratura.

O controlador determina a direção observando qual dos dois sinais muda primeiro:

• Se o canal A se mover à frente do canal B, o eixo gira em uma direção.
• Se o canal B se mover à frente do canal A, o eixo gira na direção oposta.

A direção específica atribuída a cada sequência dependerá da montagem mecânica, do lado a partir do qual o eixo é visualizado e da configuração do sistema de controle.

A utilização de dois sinais em oposição de fase permite que um contador bidirecional some pulsos em uma direção e os subtraia quando o movimento muda de direção.

Canal Z, índice ou referência

Além dos canais A e B, muitos codificadores incrementais incorporam um terceiro sinal chamado:

• Canal Z.
• Índice.
• Momento zero.
• Pulso de referência.
• pulso marcador.

O canal Z normalmente gera um único pulso por revolução. Sua finalidade é fornecer uma referência angular repetitiva.

Este sinal é utilizado para:

• Realizar uma busca na origem da máquina.
• Sincronize o contador.
• Verifique se a revolução foi concluída.
• Corrija quaisquer desvios acumulados.
• Estabeleça uma posição de referência mecânica.

O canal Z não converte o encoder incremental. Ele apenas fornece uma marca conhecida uma vez por revolução. Até que o eixo atinja essa marca, o sistema não conhece sua posição de referência.

O que acontece se um codificador incremental for desconectado?

O codificador incremental não armazena a posição intrinsecamente. Ele gera informações sobre o movimento, mas a posição acumulada é obtida externamente por meio de um contador.

Se a alimentação de energia for interrompida e o controlador perder o valor contabilizado, a posição torna-se desconhecida. Quando a máquina é reiniciada, geralmente é necessária uma operação de referenciamento. retorno.

Um erro de posicionamento também pode ocorrer se:

• Um impulso se perde devido à interferência.
• O disco óptico está contaminado.
• Há uma ruptura no cabo.
• A frequência de saída excede a capacidade do contador.
• O eixo se move enquanto o sistema de leitura está desconectado.

Em sistemas críticos, podem ser utilizados contadores com memória não volátil, fontes de alimentação de reserva ou rotinas de referência periódicas. Essas medidas pertencem ao sistema de controle e não convertem a medição incremental em uma medição absoluta.

Codificador absoluto: como funciona

UM codificador absoluto Ela proporciona um valor único para cada posição em seu percurso.

Em vez de simplesmente gerar uma sequência de pulsos, ele fornece uma palavra digital que representa diretamente a posição do eixo ou da régua em relação a uma referência interna.

Em um codificador óptico absoluto, o disco incorpora várias trilhas concêntricas. Cada trilha representa um bit e contém setores transparentes e opacos distribuídos de acordo com um código específico.

Uma matriz de fotodetectores lê simultaneamente todas as trilhas. A combinação dos estados detectados forma uma palavra digital diferente para cada posição.

O número de vagas disponíveis é calculado usando:

Onde n é o número de bits do codificador.

A resolução angular teórica pode ser calculada usando:

Por exemplo, um codificador absoluto de 12 bits divide uma revolução completa em 4.096 posições:

Um encoder absoluto mantém sua posição mesmo sem energia?

Um encoder absoluto não precisa contar todos os movimentos realizados a partir de uma determinada origem para determinar sua posição. Ao receber um sinal, ele lê o código correspondente à posição atual e emite esse valor imediatamente.

Isso significa que, mesmo que tenha sido desconectado, ele pode recuperar sua posição angular assim que receber energia novamente.

No entanto, é necessário diferenciar entre encoders absolutos de volta única e de múltiplas voltas.

Encoder de volta única ou encoder absoluto de volta única

Um codificador absoluto volta única Determina a posição exata dentro de uma revolução.

Por exemplo, um codificador de 12 bits de volta única pode distinguir 4.096 posições dentro de 360°, mas não indica quantas voltas completas foram realizadas.

Encoder absoluto multiturn ou multiturn

Um codificador absoluto multiturn Determina a posição dentro de uma revolução e também contabiliza o número de revoluções realizadas.

O registo de múltiplas voltas pode ser obtido por:

• Engrenagens internas.
• Medidores eletrônicos com bateria.
• Sistemas de captação de energia.
• Tecnologias magnéticas ou eletrônicas sem baterias.

Um encoder multivoltas é adequado quando o eixo pode realizar várias voltas e é necessário manter a posição geral, como em guindastes, elevadores, fusos, válvulas, robôs e sistemas automáticos de armazenamento.

Por que os codificadores absolutos usam o código Gray?

Em um disco absoluto codificado em binário natural, vários bits podem mudar simultaneamente ao passar de uma posição para outra.

Por exemplo:

Durante essa transição, três bits mudam. Como os sensores não alternam exatamente no mesmo instante, uma combinação intermediária incorreta pode ser obtida por uma fração de segundo.

Ele Código Gray Isso reduz essa ambiguidade porque apenas um bit muda entre duas posições consecutivas.

Sua principal vantagem em um codificador absoluto é reduzir os erros associados à transição entre posições adjacentes.

O código Gray não é, por si só, um código de detecção de erros de transmissão. Para transmitir dados de posição por um cabo industrial, podem ser utilizados protocolos que incorporam verificações adicionais.

Diferença entre encoders incrementais e absolutos

A diferença fundamental reside no tipo de informação que cada codificador fornece.

Quando você deve escolher um encoder incremental?

Um encoder incremental é uma solução adequada quando:

• Uma rotina de referência está disponível.
• A velocidade precisa ser medida em primeiro lugar.
• O custo é um fator importante.
• O sistema pode armazenar o contador externamente.
• Não há risco de deslocamento com a máquina desconectada.

Quando você deve escolher um encoder absoluto?

Um codificador absoluto é preferível quando:

• A posição deve ser conhecida imediatamente após o início das atividades.
• Não é possível realizar uma busca na fonte.
• O eixo pode ser movido com o equipamento desligado.
• Uma posição incorreta pode causar danos.
• É necessário saber o número total de turnos.

Como funciona um codificador óptico

A tecnologia óptica é uma das mais utilizadas quando se requerem boa resolução, precisão e repetibilidade.

Um codificador óptico é normalmente composto pelos seguintes elementos:

1. Um eixo ou elemento móvel.
2. Um disco ou escala codificada.
3. Uma fonte de luz, geralmente um LED.
4. Um sistema óptico ou lente colimadora.
5. Um ou mais fotodetectores.
6. Um circuito de condicionamento.
7. Um estágio de saída ou interface de comunicação.

Fonte de luz

A fonte de luz ilumina o padrão codificado. Normalmente, utiliza-se um LED devido ao seu tamanho reduzido, tempo de resposta rápido e longa vida útil.

O sistema pode incorporar uma lente para direcionar a radiação para o disco e obter um feixe bem definido.

Disco óptico ou escala

O elemento codificado pode ser fabricado em:

• Vidro.
• Metal.
• Material plástico.
• Película flexível.
• Regra de precisão.

O vidro permite padrões muito estáveis e definidos, mas pode ser mais suscetível a impactos. Os discos de metal oferecem maior resistência mecânica, embora seu processo de fabricação e planicidade possam limitar a resolução alcançável.

Fotodetector

O fotodetector converte a luz recebida em um sinal elétrico. Um fotodiodo, um fototransistor ou um conjunto de fotodetectores podem ser usados.

O sinal original do detector nem sempre é perfeitamente quadrado. Ele pode ter uma forma aproximadamente sinusoidal devido ao tamanho do feixe, à geometria da fenda e à resposta do sistema óptico.

Os componentes eletrônicos internos amplificam, filtram e comparam o sinal para obter níveis de saída corretamente definidos.

Eletrônica de condicionamento

Os componentes eletrônicos do codificador podem executar funções como:

• Amplificação do sinal do fotodetector.
• Compensação para variações de intensidade.
• Comparação usando limiares.
• Geração de ondas quadradas.
• Interpolação de sinais sinusoidais.
• Correção de erros.
• Conversão de código Gray.
• Comunicação com o sistema de controle.

Codificador óptico transmissivo

Em um codificador óptico transmissivo, a fonte de luz e o detector estão localizados em lados opostos do disco.

As áreas transparentes permitem a passagem da luz, enquanto as áreas opacas a bloqueiam. Essa é uma configuração comum em encoders rotativos de precisão.

Codificador óptico reflexivo

Em um codificador óptico reflexivo, a fonte de luz e o detector estão localizados no mesmo lado.

O disco ou escala possui áreas refletoras e não refletoras. A quantidade de luz refletida varia com a posição, permitindo a detecção de movimentos.

Codificadores ópticos baseados em franjas de Moiré

Os codificadores ópticos de alta resolução podem usar duas grades ou escalas sobrepostas. Quando uma se move em relação à outra, aparecem franjas de interferência, conhecidas como Listras Moiré.

Uma pequena alteração na escala produz um movimento mais visível das listras observadas. Isso permite a detecção de deslocamentos muito pequenos e a interpolação de posições entre as divisões físicas do padrão.

Essa técnica pode ser aplicada tanto a encoders lineares quanto rotativos.

Vantagens do codificador óptico

• Alta resolução.
• Boa precisão.
• Excelente repetibilidade.
• Ausência de contato mecânico.
• Baixa histerese.
• Capacidade de gerar sinais incrementais ou absolutos.
• Possibilidade de interpolação.
• Boa resposta em altas velocidades.

Limitações do codificador óptico

A qualidade da medição pode ser afetada por:

• Pó.
• Óleo.
• Fumaça.
• Condensação.
• Umidade interna.
• Desalinhamento óptico.
• Vibrações ou impactos.
• Deterioração do disco.
• Variações excessivas de temperatura.
• Degradação de elementos optoeletrônicos.

Essas limitações não significam que um encoder óptico não possa ser usado na indústria. Os modelos industriais modernos incorporam invólucros selados, rolamentos, óptica protegida, compensação eletrônica e classificações de proteção adequadas.

A seleção deve ser feita de acordo com o ambiente de instalação real.

Outras tecnologias de codificadores

Embora a tecnologia óptica seja uma das mais conhecidas, existem outros princípios de medição adequados para condições ou requisitos ambientais específicos.

Codificador magnético

UM codificador magnético Ele utiliza um ímã, uma engrenagem ferromagnética ou um anel com polos magnéticos alternados.

O campo magnético pode ser detectado por:

• Sensores de efeito Hall.
• Sensores magnetoresistivos.
• Sensores magnetoresistivos anisotrópicos.
• Sensores magnetoresistivos de efeito túnel.
• Bobinas indutivas.
• Sensores de efeito Wiegand.

A orientação ou intensidade do campo muda conforme o eixo gira. Os componentes eletrônicos processam os sinais resultantes para calcular o ângulo ou gerar pulsos incrementais.

Suas principais vantagens são:

• Boa resistência à poeira e ao óleo.
• Tolerância à vibração.
• Construção compacta.
• Operação sem contato.
• Adaptação a máquinas móveis e ambientes industriais.

Entre suas limitações estão a possível influência de campos magnéticos externos, a necessidade de controlar a distância entre o ímã e o sensor e, em alguns projetos, uma precisão inferior à de um codificador óptico equivalente.

Codificador indutivo

UM codificador indutivo Ele gera um campo eletromagnético usando bobinas. O deslocamento de uma peça ou padrão condutor modifica o acoplamento, a indutância ou as correntes induzidas.

Os componentes eletrônicos medem essas variações e determinam a posição.

Suas principais características são:

• Operação sem contato.
• Boa resistência à sujeira, umidade e vibrações.
• Ausência de elementos ópticos.
• Adequado para aplicações industriais exigentes.
• Boa estabilidade mecânica.

Um codificador indutivo não deve ser confundido com um resolver, embora ambos utilizem fenômenos eletromagnéticos para medir uma posição angular.

Codificador capacitivo

UM codificador capacitivo Possui eletrodos fixos e móveis. O movimento modifica periodicamente a capacitância elétrica entre eles.

Os componentes eletrônicos medem essas variações e calculam a posição.

Suas principais características incluem:

• Baixo consumo.
• Construção compacta.
• Boa resolução.
• Imunidade a campos magnéticos.

A umidade, as variações de distância, a contaminação dielétrica e as capacitâncias parasitas devem ser controladas por meio de projeto e vedação adequados.

Codificador mecânico ou de contato

Em um codificador mecânico, escovas se movem sobre setores condutores e isolantes.

Sua principal vantagem é a capacidade de gerar sinais elétricos de alta amplitude sem a necessidade de um sistema óptico complexo.

No entanto, apresenta limitações significativas:

• Desgaste mecânico.
• Retorno dos contatos.
• Limite de velocidade.
• Menor tempo de vida.
• Possível perda de contato devido à vibração.

Por esse motivo, é usado principalmente em controles de painel, seletores e aplicações de baixa velocidade, e muito menos em posicionamento industrial de precisão.

Comparação de tecnologias de codificadores

Resolução de um codificador incremental

Em encoders incrementais rotativos, a resolução é geralmente expressa por:

• PPR: pulsos por revolução.
• Impulsos por volta.
• Linhas por volta.
• CPR: contas por revolução.

A definição utilizada pelo fabricante deve sempre ser verificada, pois os termos PPR e CPR não são usados da mesma forma em todos os catálogos.

Em um codificador com sinais A e B, o controlador pode contar:

• Uma aresta por período: decodificação ×1.
• Duas arestas por período: decodificação ×2.
• Os quatro flancos de A e B: decodificação ×4.

Por exemplo, um codificador de 1,024 PPR pode fornecer até 4,096 contagens por revolução ao ler todas as quatro bordas dos sinais A e B.

O aumento no número de contagens não deve ser confundido com uma melhoria correspondente na precisão. Resolução digital e precisão mecânica são especificações diferentes.

Resolução, precisão e repetibilidade

Um dos erros mais frequentes na seleção de um encoder é assumir que alta resolução implica automaticamente alta precisão.

Não são conceitos equivalentes.

Resolução

É o menor incremento de posição que a saída do codificador pode representar.

Precisão

É a proximidade entre a posição indicada pelo codificador e a posição real.

Repetibilidade

Trata-se da capacidade do codificador de indicar o mesmo valor quando o eixo retorna várias vezes a uma posição específica.

Linearidade

Isso indica o quanto a relação entre a posição real e a posição medida se desvia de uma resposta ideal.

Um codificador pode oferecer milhões de contagens por revolução e, ainda assim, apresentar erros mecânicos, ópticos ou eletrônicos maiores que a magnitude de uma contagem.

A precisão final pode ser afetada por:

• Excentricidade do disco.
• Folga no eixo.
• Qualidade do rolamento.
• Erro no padrão codificado.
• Desalinhamento.
• Erro de interpolação.
• Temperatura.
• Flexibilidade de acoplamento.
• Erros de montagem.

Como calcular a velocidade com um encoder

A velocidade pode ser calculada contando os pulsos durante um intervalo de tempo ou medindo o período entre dois pulsos consecutivos.

Se um codificador gerar N pulsos por revolução e uma frequência é medida. f, A velocidade pode ser calculada usando:

Por exemplo, para um encoder com 1.000 pulsos por revolução e uma frequência de saída de 20.000 Hz:

Ao usar a decodificação em quadratura ×4, é preciso definir corretamente se o valor de N representa pulsos, períodos ou contagens.

Em altas velocidades, também é necessário verificar se a frequência máxima de saída não excede a frequência de entrada permitida pelo CLP, contador, inversor ou controlador de servo.

Sinais de saída e interfaces

A tecnologia interna do codificador não deve ser confundida com sua interface elétrica.

Dois codificadores ópticos com um princípio de leitura semelhante podem usar saídas completamente diferentes.

Saídas do codificador incremental

• Empurra-puxa.
• HTL.
• TTL.
• Driver de linha diferencial RS-422.
• Coletor aberto.
• NPN.
• PNP.
• Seno e cosseno de 1 Vpp.
• Sinais diferenciais A, /A, B, /B, Z e /Z.

Os sinais diferenciais são especialmente recomendados em cabos longos ou ambientes com interferência, pois permitem que o receptor rejeite ruídos que afetam ambos os condutores de maneira semelhante.

Interfaces de codificador absoluto

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

A interface deve ser compatível com o driver e ter uma velocidade de atualização suficiente para acompanhar a dinâmica da aplicação.

Como escolher um codificador

A seleção deve começar pelas necessidades mecânicas e metrológicas da aplicação, e não apenas pelo número de pulsos ou bits.

Tipo de movimento

É preciso determinar se isso será medido:

• Movimento rotativo.
• Movimento linear.
• Apenas uma volta.
• Várias voltas.
• Posição relativa.
• Posição absoluta.

Resolução necessária

A resolução deve ser suficiente para o controle necessário. Aumentar indiscriminadamente o número de contagens pode aumentar a frequência de saída e a carga do sistema sem melhorar a precisão real.

Precisão e repetibilidade

Em sistemas de posicionamento, a precisão especificada pelo fabricante deve ser verificada, especialmente quando reduções mecânicas, engrenagens ou eixos estão envolvidos.

Velocidade máxima

É necessário verificar:

• A velocidade mecânica máxima do codificador.
• A frequência máxima de saída.
• A capacidade do contador.
• O tempo de ciclo do CLP.
• A velocidade do barramento de comunicação.

Tipo de eixo

Os principais formatos mecânicos são:

• Eixo maciço.
• Eixo oco.
• Eixo oco.
• Eixo oco cego.
• Encoder sem rolamentos.
• Codificador modular.
• Kit de codificador para integração em motor.

Cargas no eixo

As cargas radiais e axiais admissíveis não devem ser excedidas. Um acoplamento flexível é normalmente usado para compensar pequenos desalinhamentos sem transmitir tensão excessiva aos rolamentos.

Condições ambientais

Deve-se levar em consideração o seguinte:

• Temperatura de operação.
• Presença de poeira.
• Água e umidade.
• Óleo.
• Produtos químicos.
• Condensação.
• Vibração.
• Colisões.
• Campos magnéticos.
• Risco de explosão.
• Classificação de proteção IP.

Fonte de alimentação e sinal de saída

Antes de conectar o codificador, verifique o seguinte:

• Tensão de alimentação.
• Consumo.
• Tipo de saída.
• Nível lógico.
• Número de fios.
• Comprimento máximo do cabo.
• Necessidade de resistores de terminação.
• Frequência máxima.
• Compatibilidade do receptor.

Por que um encoder se danifica ou falha?

Um codificador pode falhar devido a causas mecânicas, elétricas ou ambientais.

Desalinhamento do eixo

O desalinhamento excessivo impõe cargas periódicas aos rolamentos e pode causar vibração, desgaste e perda de precisão.

Acoplamento incorreto

Um acoplamento excessivamente rígido transmite erros de alinhamento, expansões e deslocamentos axiais ao codificador.

Cargas radiais ou axiais excessivas

O eixo do codificador não deve ser usado como elemento estrutural nem submetido diretamente a correias, engrenagens ou tensões que excedam os limites permitidos.

Velocidade excessiva

Exceder a velocidade mecânica máxima pode danificar os rolamentos. Também é possível que o encoder esteja funcionando corretamente, mas o controlador não consiga processar a frequência gerada.

Dieta inadequada

Uma sobretensão, uma inversão de polaridade ou uma ligação incorreta das saídas podem danificar os componentes eletrónicos internos.

Interferência eletromagnética

Cabos de encoder instalados perto de motores, contatores ou inversores podem captar interferências.

Para reduzi-los, é aconselhável usar:

• Sinais diferenciais.
• Cabo blindado.
• Pares torcidos.
• Separação dos cabos de energia.
• Aterramento adequado.
• Acabamentos recomendados pelo fabricante.

Poluição

Em um codificador óptico, poeira, óleo ou condensação podem reduzir a luz recebida e causar pulsos distorcidos ou perdas de leitura.

Entrada de água

Uma classificação IP insuficiente, uma prensa-cabo mal instalada ou um conector sem vedação podem permitir a entrada de umidade.

Choques e vibrações

Os impactos podem danificar os rolamentos, o disco de vidro, os elementos magnéticos ou os sistemas de leitura.

Aplicações de encoders

Os encoders são usados sempre que um sistema precisa relacionar o movimento físico a um sinal de controle.

Algumas aplicações comuns são:

• Controle de posição de servomotores.
• Feedback de motores elétricos.
• Máquinas CNC.
• Robôs industriais.
• Tabelas de indexação.
• Elevadores e elevadores de carga.
• Guindastes e pontes rolantes.
• Turbinas eólicas.
• Antenas e telescópios.
• Válvulas motorizadas.
• Sistemas de armazenamento automático.
• AGVs e robôs móveis.
• Máquinas de impressão.
• Máquinas de embalagem.
• Sistemas de corte e medição de comprimento.
• Equipamento médico.
• Bancadas de teste.
• Metrologia dimensional.
• Controle de velocidade da esteira transportadora.
• Sincronização eletrônica do eixo.

Perguntas frequentes sobre encoders

O que é um encoder e para que serve?

Um encoder é um sensor que converte movimento linear ou rotativo em um sinal elétrico. Ele é usado para determinar a posição, o deslocamento, a velocidade e a direção do movimento de uma máquina.

O que um codificador mede?

Um encoder mede diretamente a posição ou o deslocamento. A partir do seu sinal, também é possível calcular a velocidade, a direção do movimento e a aceleração.

Qual a diferença entre um encoder e um sensor de proximidade?

Um sensor de proximidade normalmente detecta a presença ou ausência de um objeto em um ponto. Um encoder gera informações contínuas sobre movimento ou posição ao longo de um percurso.

Qual a diferença entre um encoder incremental e um encoder absoluto?

O encoder incremental gera pulsos que devem ser contados a partir de um ponto de referência. O encoder absoluto emite diretamente um código correspondente à posição atual.

O que significam os sinais A, B e Z?

A e B são dois sinais em quadratura usados para contar o deslocamento e determinar a direção. Z é um pulso de referência que normalmente aparece uma vez por revolução.

Qual é melhor, um codificador óptico ou um codificador magnético?

Depende da aplicação. Os encoders ópticos são geralmente escolhidos quando se exige alta resolução e precisão. Os encoders magnéticos são particularmente adequados quando há presença de poeira, óleo, umidade ou vibrações. A qualidade final depende do projeto específico, e não apenas da tecnologia.

O que significa para um encoder ter 1,024 PPR?

Normalmente, isso significa que ele gera 1.024 períodos de sinal por revolução em cada canal. Contando as quatro bordas de A e B, obtemos 4.096 contagens por revolução. Sempre verifique a nomenclatura usada pelo fabricante.

Um encoder absoluto precisa realizar o processo de homing?

Normalmente, não é necessário consultar o encoder para determinar sua posição dentro da faixa absoluta. No entanto, a máquina pode exigir uma calibração inicial para relacionar o valor do encoder ao zero mecânico do sistema.

É possível usar um codificador para medir velocidade?

Sim. A velocidade é obtida a partir da frequência dos pulsos ou do tempo decorrido entre eles.

Um encoder incremental perde sua posição quando desconectado?

O codificador permanece fisicamente na mesma posição, mas o sistema pode perder o valor acumulado pelo contador. Por esse motivo, uma busca de referência geralmente é necessária na inicialização.

Conclusão

Um encoder é um transdutor de posição que converte um deslocamento linear ou angular em um sinal elétrico utilizável por um sistema de controle.

Em um codificador incremental, O movimento gera impulsos que devem ser contados a partir de um ponto de referência. Os canais A e B permitem determinar a direção do movimento, enquanto o canal Z fornece uma marca de referência, normalmente uma vez por revolução.

Em um codificador absoluto, Cada posição está associada a um valor digital único. Isso permite que a posição seja recuperada diretamente ao conectar o dispositivo, sem a necessidade de reconstruí-la contando todos os movimentos anteriores.

A tecnologia óptica destaca-se pela sua resolução, precisão e repetibilidade, embora exija proteção adequada contra contaminação, umidade e vibrações. As tecnologias magnéticas, indutivas e capacitivas oferecem alternativas particularmente interessantes quando as condições ambientais são mais exigentes.

A escolha correta de um encoder deve levar em consideração a resolução, a precisão, a velocidade, a interface elétrica, a montagem mecânica e as condições reais de operação.