¿Cómo elegir un codificador?
Si su proyecto requiere el uso de un codificador, entonces debe elegir el que se adapte a sus necesidades. Hoy en día, el consumidor tiene una increíble variedad de codificadores para elegir, pero si no sabe lo que está buscando, es muy probable que termine con algo subóptimo. Echemos un vistazo a lo que hay actualmente en el mercado para dichos componentes y tal vez le presentemos algunas opciones nuevas.
Tipos de codificador o cómo seleccionar el codificador correcto
Tipos de codificadores
Hay dos tipos más comunes de codificadores rotatorios: incrementales y absolutos.
Codificador incremental (cuadratura)
Los codificadores incrementales generan señales de pulso cuando una rueda o eje gira una cierta distancia angular. Este tipo emite dos señales separadas en una disposición en cuadratura, por lo que puede indicar tanto la distancia como la dirección de rotación del eje.
Además de indicar dirección y distancia, algunos codificadores incrementales también tienen una función de indexación en un único punto de rotación. La función de indexación permite que el eje regrese a un punto conocido. Otros codificadores tienen un botón de entrada, lo que agrega una nueva interfaz de usuario.
Las principales ventajas de los codificadores incrementales son:
- fiabilidad,
- facilidad de instalación,
- costo relativamente bajo.
Para seleccionar un codificador incremental, es necesario determinar los siguientes puntos principales:
- la precisión de medición requerida,
- el diámetro del eje y su variedad de modelos,
- el tipo de conector de salida del cable y su longitud,
- Características electricas.
Los codificadores incrementales son uno de los sensores más comunes en los complejos sistemas técnicos modernos. Su uso es conveniente en cualquier accionamiento eléctrico potente de sistemas de movimiento preciso o en sistemas que sean críticos para los modos de alta velocidad y arranque-frenado.
Éstos son sólo algunos ejemplos de sus usos:
- Equipo medico
- Equipos de prueba y diagnóstico automatizados.
- Dispositivos robóticos autopropulsados
- Sistemas de control de acceso
codificador absoluto
En su mayor parte, los codificadores incrementales inherentemente no “conocen” la posición del eje (aparte del punto de índice). Los codificadores absolutos, por otro lado, utilizan una lectura interna para medir la posición angular directamente y mantener esta capacidad de medición incluso si se apaga la alimentación.
Además de determinar la posición del eje, los codificadores absolutos multivueltas también pueden determinar cuántas revoluciones ha realizado el codificador en una dirección u otra.
Los codificadores absolutos son un vínculo importante entre la parte mecánica de la máquina y su unidad de control debido a sus mediciones precisas e inequívocas, que pueden transmitir instantáneamente. Esta cualidad se utiliza con éxito en las empresas modernas de ingeniería mecánica y robótica.
Los codificadores absolutos se dividen según los siguientes parámetros:
- Una vuelta o varias vueltas
- Número de pulsos por revolución o número de bits
- Con eje, con rotor hueco o con rotor hueco pasante
- Diámetro del eje o del agujero del eje
Al elegir un codificador absoluto, debes prestar atención a los siguientes parámetros:
- El número de bits por revolución. La precisión del sistema depende de este indicador.
- Tipo de conexión del eje al codificador.
- Tipo de salida de codificador (Los tipos más comunes de salidas de señal son código paralelo, SSI, DeviceNet, Profibus-DP, CANopen, interfaces LWL).
- Características electricas. El funcionamiento del sistema y la precisión de la eliminación de la señal dependen de este indicador.
- Grado de protección del codificador contra la penetración de polvo y humedad.
El codificador absoluto está diseñado para ser un sensor versátil y configurable para una amplia gama de aplicaciones. Se distinguen las siguientes áreas de uso: el campo médico, las energías alternativas, los sistemas de telecomunicaciones, la industria alimentaria y de embalaje, y muchos otros.
Codificadores ópticos y magnéticos.
Dependiendo de la aplicación, el principio de determinación de la rotación es importante. Puede afectar el precio o la capacidad de un codificador para manejar interferencias o contaminación externas.
Los principales tipos son:
- Codificador óptico . Para la lectura óptica, los codificadores disponen de una fuente de luz que se ve interrumpida progresivamente por un disco u otro medio fijado al eje. Esta luz transmite impulsos para codificadores incrementales y transmite datos de posición para codificadores absolutos.
- Codificador magnético . Son mucho más económicos que los ópticos y más compactos. La mayoría de ellos utilizan dispositivos analógicos de efecto Hall montados en una placa de circuito impreso. Los sensores Hall son accionados por un imán bipolar montado en el extremo de un eje. Produce dos señales de CA en antifase con un ciclo por revolución del eje.
Funciones, características y características adicionales de los codificadores.
Entre codificadores que tienen la misma clase y definición de rotación, puede haber una gran discrepancia entre las capacidades. Los precios de los codificadores suelen reflejar estas diferencias. Como resultado, se deben tener en cuenta los siguientes parámetros:
Resolución del codificador .
Número de pulsos o posiciones del codificador por revolución.
La resolución de un codificador de rotación corresponde al número máximo de puntos que puede medir en una revolución.
En el caso de un codificador incremental , la resolución está directamente relacionada con el número de pulsos que entrega por revolución.
En el caso de un codificador absoluto , la resolución mide el número de revoluciones que el dispositivo puede escribir antes de “rodar” a la posición cero. Por ejemplo, un codificador de 16 bits tendría una resolución de 65.536 puntos por revolución.
El codificador PPR debe elegirse según la resolución esperada, que debe coincidir con la aplicación y la precisión de los componentes mecánicos del circuito de medición.
El sensor está conectado a un dispositivo electrónico, controlador o medidor que permite tener en cuenta una frecuencia máxima de entrada. De hecho, un codificador incremental de alta resolución genera más pulsos por revolución que un codificador incremental de baja resolución. Dependiendo de la velocidad establecida por la aplicación, la salida del codificador puede tener una frecuencia más alta que la que puede manejar el dispositivo conectado al codificador. En este caso, necesitará utilizar un codificador de menor resolución.
Velocidad
Los codificadores tienen una velocidad mecánica máxima en rpm, así como una respuesta de frecuencia máxima. Se deben considerar ambos, así como las capacidades de respuesta de frecuencia de la electrónica de lectura.
Fiabilidad
Si bien muchos codificadores requieren un entorno relativamente limpio, otros están preparados para uso industrial. Esta característica puede estar relacionada con el método de detección de rotación o el tipo de carcasa del dispositivo. Por tanto, a la hora de elegir hay que tener en cuenta el entorno de trabajo.
Eltra ofrece una amplia gama de codificadores de alta resistencia. También en algunas series es posible encargar una carcasa de metal reforzado.
Tipos de salida electrónica del codificador
A continuación se muestran algunos de los tipos de salida más comunes del codificador Eltra.
- Line Driver y RS422 (Salida diferencial). El controlador de línea puede forzar activamente la salida hacia abajo y hacia arriba, permitiéndole generar y absorber corriente de la carga. Como resultado, se genera una corriente más alta manteniendo distancias de transmisión más largas. Como sugiere el nombre, este tipo de salida de codificador es popular para una variedad de aplicaciones industriales, especialmente donde el nivel de ruido es bastante alto.
La salida RS-422 (TTL) proporciona un nivel de señal constante de 5 V independiente del voltaje de suministro.
- Abra la salida del recopilador. Este tipo de salida permite recibir una señal con un nivel de voltaje determinado no por el voltaje de alimentación del codificador, sino por el voltaje de la fuente de alimentación adicional. Para hacer esto, es necesario conectar una resistencia externa entre los circuitos de alimentación y la salida, cuyo valor de resistencia está determinado por el valor de voltaje de la fuente de alimentación adicional.
Eltra utiliza en sus modelos colector abierto NPN y colector abierto PNP
- Empujar-tirar (HTL) . Este tipo de salida se basa en transistores rpp y ppp y tiene una impedancia de salida baja, lo que permite aumentar la corriente entregada a la carga. De este modo, la capacidad de carga aumenta y los procesos de carga y descarga de la capacidad de carga se aceleran y, por tanto, también aumenta la velocidad.
- Codificador analógico . Este es un sensor de posición absoluta que tiene una señal de 0-10 V en la salida; 4 – 20 mA; 0-5V; 0,5 – 4,5 V; 0 – 20 mA. El dispositivo se utiliza para medir ángulos, inclinación, posición lineal y desplazamiento. Han ganado popularidad en la automatización industrial y ahora están siendo reemplazados activamente por codificadores con señales digitales. Pero los sensores analógicos continúan manteniendo su nicho debido a su alta confiabilidad, facilidad de procesamiento de señales y dimensiones unificadas.
- SSI (Interfaz serie síncrona). Permite la transmisión de los datos de posición del codificador absoluto por una línea serie sincronizada por un reloj. El principio de funcionamiento de un codificador con interfaz SSI es muy similar al estándar. Sus partes principales son una fuente de luz, un disco con ventanas transparentes y opacas, circuitos de comparación/disparador, receptores fotoeléctricos, un convertidor paralelo/serie, un circuito monoestable, un circuito de entrada para una señal de reloj y un controlador de salida para una señal de datos.