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Tips para la selección de codificadores

Para controlar el movimiento en una m√°quina o sistema electromec√°nico, se necesita una retroalimentaci√≥n de posici√≥n continua de las partes m√≥viles. Ah√≠ es donde los codificadores entran en escena. Pero, ¬Ņc√≥mo se determina cu√°l es mejor para cada trabajo?

Tips para la selección de codificadores
El codificador √≥ptico absoluto A2K de US Digital se puede montar en conjuntos de cojinetes y ejes existentes. El codificador informa el √°ngulo del eje dentro de una sola rotaci√≥n de 360 ¬į de un eje.

El a√Īo pasado, Automation World examin√≥ las diferencias entre exactitud, resoluci√≥n y precisi√≥n en el mundo de los codificadores. Y si bien comprender las diferencias entre estos t√©rminos es importante para entender la funci√≥n del codificador, es a√ļn m√°s importante determinar de manera eficaz el tipo correcto de codificador para su aplicaci√≥n.

La funci√≥n principal de un codificador es proporcionar informaci√≥n a un controlador sobre la posici√≥n de las partes m√≥viles en una m√°quina o sistema electromec√°nico. ‚ÄúLos codificadores cierran el ciclo de retroalimentaci√≥n y le dicen exactamente qu√© est√° haciendo una parte m√≥vil en su sistema‚ÄĚ, dice Neal Donowitz, director de operaciones de US Digital, un proveedor de codificadores.

Dado el papel de retroalimentación de los codificadores en un sistema de control de movimiento, Donowitz dijo que la primera decisión en el proceso de selección de su codificador debe basarse en el tipo de movimiento en su aplicación.

‚ÄúEl movimiento lineal ocurre en l√≠nea recta, hacia adelante y hacia atr√°s. Por lo tanto, los codificadores lineales est√°n hechos para usarse en aplicaciones como informar la posici√≥n de un forzador en un motor lineal o la distancia en calibradores digitales‚ÄĚ, dijo.

Los codificadores rotativos suelen estar conectados a un motor para informar la posición del eje del motor. Donowitz agregó que también se pueden usar “con cualquier cosa que gire. Por ejemplo, pueden informar el ángulo de los flaps de un avión o el ángulo del brazo de un robot".

Un controlador de movimiento utiliza la información de cualquier tipo de codificador, lineal o giratorio, para calcular la posición, la velocidad, la distancia y la dirección.

√ďptico, magn√©tico o capacitivo

Una vez que se ha determinado el tipo de movimiento a monitorear en su sistema, el siguiente paso es determinar cuál de los tres tipos de codificadores es mejor para la aplicación: óptico, magnético o capacitivo.

Tips para la selecci√≥n de codificadoresEn los codificadores √≥pticos, las l√≠neas bloquean la luz; Las ventanas dejan pasar la luz a trav√©s de un sensor. La salida aumenta cuando el sensor recibe luz y baja cuando la luz est√° bloqueada.Los codificadores m√°s utilizados son los √≥pticos. ‚ÄúDentro de estos codificadores hay un disco con √°reas opacas y transparentes, generalmente en un patr√≥n de l√≠neas y ventanas‚ÄĚ, dijo Donowitz. ‚ÄúUna matriz de LED ilumina el disco: las l√≠neas bloquean la luz y las ventanas dejan que la luz pase a trav√©s de un fotosensor en el otro lado. En la mayor√≠a de los codificadores, las se√Īales del sensor se procesan con un circuito de acondicionamiento de se√Īales integrado y se transmiten al controlador de movimiento ".

Debido a que los codificadores ópticos funcionan mejor cuando nada se interpone en el camino de la luz, los entornos de operación con alta humedad, humedad o polvo excesivo pueden causar problemas a los codificadores ópticos a menos que se aborden en un empaque especial.

Los codificadores magnéticos suelen tener un imán unido a un eje giratorio para que un sensor estacionario pueda detectar las líneas de campo norte-sur del imán e informar del ángulo del campo magnético a medida que gira el eje.

Donowitz dijo que los codificadores magn√©ticos se utilizan con frecuencia en entornos h√ļmedos, h√ļmedos o polvorientos que pueden causar problemas a los √≥pticos. Sin embargo, debido a que los codificadores magn√©ticos pueden ser sensibles a los campos magn√©ticos vagos que pueden provenir del motor, o incluso de otros codificadores cercanos, es posible que los usuarios necesiten instalar un blindaje magn√©tico para bloquear los campos vagos y aislar el codificador.

Tips para la selecci√≥n de codificadoresLos codificadores magn√©ticos tienen un im√°n giratorio en su interior y un sensor que detecta las posiciones del campo magn√©tico.Los codificadores capacitivos son el tipo m√°s nuevo de tecnolog√≠a de codificadores. Estos codificadores detectan cambios en la capacidad y relacionan ese cambio con la posici√≥n. "Dentro del codificador, un transmisor env√≠a una se√Īal de alta frecuencia a trav√©s de un rotor a un receptor", dijo Donowitz. "El rotor modula la se√Īal y el receptor traduce la se√Īal modulada, que luego se env√≠a al controlador de movimiento".

Explic√≥ que los codificadores capacitivos consumen menos corriente que los √≥pticos y magn√©ticos y funcionan bien en entornos con polvo, humedad o condensaci√≥n. Sin embargo, las velocidades m√°ximas de los codificadores capacitivos son "a menudo menores que las de los codificadores √≥pticos", se√Īal√≥.

Incremental, Absoluto o Pseudo-Absoluto

Comprender cómo los codificadores capturan los datos de posición es un factor de decisión importante. El otro es cómo los codificadores informan la información de posición que recopilan.

Seg√ļn Donowitz, existen dos formas principales en que los codificadores reportan esta informaci√≥n, siendo un tercer m√©todo un enfoque h√≠brido de los dos m√©todos principales.

Los codificadores incrementales informan la posici√≥n relativa, dijo. ‚ÄúA medida que el disco interno gira o se mueve una tira lineal, el codificador transmitir√° un pulso alto o bajo para cada incremento de movimiento. Dos canales de salida, a menudo llamados Canal A y Canal B, se utilizan normalmente para enviar se√Īales a un controlador de movimiento. Los canales est√°n desplazados entre s√≠ por 90 grados el√©ctricos, una diferencia de fase conocida como cuadratura, que permite que el controlador de movimiento determine la direcci√≥n del movimiento ".

Debido a que los pulsos transmitidos por codificadores incrementales son simples de procesar, Donowitz dijo que estos codificadores son reconocidos como buenas opciones para el control de posición y velocidad. Son particularmente efectivos a altas velocidades porque transmiten continuamente pulsos de salida. El principal inconveniente de este tipo de codificador es que perderán información de posición si se corta o se apaga la energía.

Como su nombre lo indica, los codificadores absolutos informan la posici√≥n absoluta, incluso si se apaga y enciende. ‚ÄúCada sector del disco interno en un codificador absoluto tiene un patr√≥n √ļnico‚ÄĚ, dijo Donowitz. ‚ÄúLas salidas del codificador transmiten informaci√≥n que el controlador puede utilizar para determinar la posici√≥n exacta del sistema mec√°nico. Hay muchos tipos de salida disponibles, incluida la variaci√≥n de voltaje anal√≥gico, la modulaci√≥n de ancho de pulso y las interfaces de comunicaci√≥n en serie ".

Hay dos tipos de codificadores absolutos: de una vuelta y varias vueltas. Los codificadores absolutos de una vuelta informan la posici√≥n dentro de una revoluci√≥n del disco del codificador, mientras que los codificadores absolutos de varias vueltas tambi√©n realizan un seguimiento del n√ļmero total de vueltas. Donowitz se√Īal√≥ que los modelos de varias vueltas necesitan una bater√≠a de respaldo, engranajes u otro m√©todo para preservar la informaci√≥n de posici√≥n si se apaga y enciende.

Una tercera salida, llamada √ćndice, ocupa su propia banda en el disco codificador y proporciona informaci√≥n de posici√≥n absoluta en una √ļnica ubicaci√≥n.Una tercera salida, llamada √ćndice, ocupa su propia banda en el disco codificador y proporciona informaci√≥n de posici√≥n absoluta en una √ļnica ubicaci√≥n.Tambi√©n se√Īal√≥ que los codificadores absolutos requieren circuitos internos que son "m√°s complejos que los codificadores incrementales, lo que los hace m√°s costosos". Adem√°s, debido a que los codificadores absolutos no transmiten continuamente sus datos como los codificadores incrementales, es posible que no sean adecuados para algunas aplicaciones de alta velocidad.

Los codificadores pseudo-absolutos, también conocidos como codificadores incrementales con índice, son básicamente codificadores incrementales con un tercer canal agregado, es decir, el índice. "Esto les da la capacidad de actuar como codificadores absolutos", dijo Donowitz. “El índice es una marca, ubicada en su propia banda en el disco codificador o en la tira lineal. El codificador puede realizar un seguimiento de su ubicación por lo lejos que está del índice ".

Sin embargo, esto solo es cierto mientras la energ√≠a permanezca encendida. ‚ÄúSi falla la energ√≠a o se apaga, perder√° toda la informaci√≥n de posici√≥n‚ÄĚ, dijo Donowitz. "Su sistema deber√° realizar un movimiento de referencia para encontrar la posici√≥n del √≠ndice y comenzar a contar desde ese punto".

M√°s para considerar

Aunque se puede determinar mucha informaci√≥n sobre la selecci√≥n de codificadores a partir del conocimiento de c√≥mo funcionan los diferentes tipos de codificadores y c√≥mo transmiten sus datos, a√ļn hay m√°s factores a tener en cuenta. Algunas de estas consideraciones incluyen decidir entre codificadores con eje, kit o hueco; la potencia disponible y la velocidad de funcionamiento de su sistema; y necesidades de alojamiento para el codificador seg√ļn el entorno operativo del sistema.

Para obtener más información sobre estos factores del codificador, así como más información sobre las capacidades del codificador descritas en este artículo, visite el documento técnico, en inglés, de U.S. Digital, "Cómo elegir el codificador adecuado para su próximo proyecto".