Seleção do codificador: Encontrando o ajuste certo

Kyle Coiner, especialista em automação, movimento

Os codificadores são uma categoria diversificada de produtos usados ​​em aplicações que exigem feedback de posição e/ou velocidade. A maioria das aplicações pode ser satisfeita por alguns critérios de seleção importantes, como faixa de medição, resolução e requisitos de montagem.

Para aplicações mais desafiadoras, muitas tecnologias de codificadores especiais estão disponíveis. Se o seu projeto de design exigir um codificador, você precisará escolher um que atenda às suas necessidades específicas. Aqui estão algumas considerações importantes que você deve ter em mente para garantir a seleção correta do codificador.

Feedback incremental versus absoluto é o primeiro critério a ser abordado ao selecionar um codificador rotativo. Os encoders incrementais produzem um sinal pulsado à medida que sua posição muda, resultando em feedback rápido e preciso. Encoders absolutos são usados ​​para produzir um sinal de posição exclusivo que descreve a localização específica de um sistema dentro de sua amplitude de movimento.

Para sistemas onde apenas o feedback de velocidade é necessário, os encoders incrementais são a escolha fácil, pois são menos dispendiosos, têm uma seleção mais ampla de designs e são mais simples de implementar. Quando o feedback de posição é necessário, é necessária uma análise mais profunda dos prós e contras das tecnologias incrementais versus tecnologias absolutas.

Existem cinco características principais que diferenciam as tecnologias incrementais e absolutas que devem ser consideradas, incluindo alcance, resolução, calibração, disponibilidade e intercambialidade e custo.

Faixa: Os encoders incrementais podem medir faixas de movimento praticamente infinitas à medida que pulsam por uma mudança de posição fixa; a contagem máxima de pulsos não é ditada pelo codificador, mas pelo controlador que realiza a contagem. Os codificadores absolutos possuem uma faixa de saída fixa; quando excedidos, eles “passam” para o início de um novo nível de sinal. Os encoders de volta única transferem sua saída a cada revolução, e os encoders multivoltas armazenam uma contagem de revoluções e incluem esses dados além dos dados de volta única. Alguns encoders absolutos requerem uma bateria para armazenar esses dados multivoltas durante a perda de energia. No entanto, as opções sem bateria dependem de conjuntos de engrenagens multiestágios, cada um com suas próprias trilhas de feedback para reter dados multivoltas.

Resolução: Os codificadores incrementais vêm em uma variedade de opções de pulso por revolução (PPR), com opções comuns variando de PPR único (resolução grosseira) a mais de 16.000 ppr (fina). Um dos PPRs mais comuns usados ​​em aplicações industriais seria um codificador de quadratura de 1024 ppr (10 bits) (ou seja, duas trilhas de pulso, A e B), que fornece uma precisão aproximada de +/- 0,1 graus. Os encoders absolutos geralmente vêm com resoluções de volta única superiores às vistas nos encoders incrementais. As resoluções comuns estão na faixa de 13+ bits, geralmente tão altas quanto 20 ou 24 bits. Isto permite medir mudanças de posição inferiores a 0,0001 graus.

Calibração: Os encoders incrementais só podem fornecer pulsos, portanto cabe ao controlador conectado interpretar onde existe um sistema dentro de uma faixa de movimento. Um sistema que depende de um codificador incremental deve ter algum método de retorno à posição inicial ou calibração, onde o sistema avançará para um local conhecido antes de poder “zerar” seus dados de posição e prosseguir com a operação normal. Esta rotina pode ser inaceitavelmente longa para sistemas com uma grande amplitude de movimento associada a câmera lenta (por exemplo, uma grande antena parabólica que pode levar horas até chegar em casa). Os codificadores absolutos emitirão um sinal exclusivo em qualquer lugar dentro da amplitude de movimento do sistema. Este sinal ainda precisará ser referenciado a partir de um local mecânico; entretanto, isso geralmente é feito apenas uma vez durante a construção do sistema, ou posteriormente se alguns mecanismos forem substituídos e uma nova calibração for necessária.

Disponibilidade e intercambialidade: Os encoders incrementais são o estilo mais comum de encoder encontrado no mercado industrial, com muitas marcas para escolher e uma enorme variedade de formatos, tamanhos e estilos de montagem. Se uma marca ou modelo específico ficar indisponível, eles geralmente serão facilmente intercambiáveis ​​por outro. Encoders incrementais com classificações ambientais especiais também são mais fáceis de encontrar do que codificadores absolutos com classificações semelhantes. Encoders absolutos tendem a ser altamente especializados e projetados para aplicações específicas. Muitas combinações de tipos de sinais, protocolos de comunicação e resoluções de volta única e multivolta podem ser selecionadas. Os fornecedores muitas vezes têm pares limitados para selecionar, tornando impossível encontrar intercâmbios sem uma reengenharia significativa por parte do integrador de sistemas.