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Encoder

Prof. José Batista

Codificadores (Encoders) Rotativos

São apenas alguns dos nomes mais comuns para a função de medição do

Encoder. Comum para todos os codificadores rotativos (também existem

codificadores lineares), é que eles rodam e a sua saída é a informação sobre a

rotação. Um Encoder ou Codificador Rotativo, é um sensor de posição angular de

um veio.

Encoders: são apresentados sob diversas formas - e sob muitos nomes diferentes.

Encoder incremental,

Encoder Absoluto,

Encoder Rotativo,

Gerador de Impulsos Rotativo…

Ângulo Incremental.

O ângulo total desde o ponto de índice.

O número total de voltas.

A velocidade instantânea.

Que informações acerca da rotação?

A velocidade média.

Aceleração angular.


Ângulo incremental é a mudança desde a última medição.

Referência

Anterior

Última

Ângulo total desde o ponto de referência ( Índice ).

Número de Voltas.

Contadas desde quando?

Contadas em que direção?


A velocidade média, é a velocidade (em RPM, RPS, radianos / s ou impulsos /

segundo), que se obtém quando se mede por um intervalo de tempo.

Isso depende. Em um carro que pode ser um minuto. Numa máquina de papel pode

ser dez segundos. Depende da aplicação. Não há regras gerais. Ele pode ser até

uma hora.

Que Intervalo?


A aceleração: é a variação de velocidade entre duas medições.

φ é o símbolo de ângulo, graus ou radianos.

ω é o símbolo de velocidade, RPM ou rad / s.

α é o símbolo para a aceleração, rad/s2.

São utilizados alguns símbolos gregos. Estes são os símbolos mais comuns na

Europa, e nos EUA. De notar que estes símbolos e unidades são utilizados para

movimento de rotação. O movimento linear usa s, v e a para comprimento,

velocidade, e aceleração.

O uso padrão é o seguinte:

Porquê Encoders?


Os Sistemas de accionamento têm propriedades diferentes. A maioria deles

necessitam de manter os codificadores a acompanhar a velocidade real dos

mecanismos ( motores). Entre as “drives” elétricas AC, umas são assíncronas e

outras síncronas, havendo também “drives” DC.

Todas as outras “drives” são mais ou menos imperfeitas. A tolerância de

velocidade é em percentagens. É também dependente da carga...

A única “drive” que não precisa de um sensor de velocidade é a síncrona. Ele

sempre fica “locado” á frequência atual da drive, que já é conhecida pelo o inversor.


O sensor de velocidade (encoder ou taco gerador) é necessário para dar o

“feedback” da velocidade real para o controlador, que ajusta sua saída, para

trazer o sistema para a velocidade ajustada (" velocidade de referência ").

Usando um bom codificador e um bom sistema de controlo, é possível atingir

velocidades com tolerâncias abaixo de 0,01 por cento do valor final. Estática.

Contagem dinâmica também. Então precisamos de informações rapidamente. O

feedback é necessário uma vez a cada 10 milissegundos, ou muitas vezes ainda

mais rápido.


usos principais são:

Medição pura para fins de vigilância ou de registo.

Como um elemento de feedback para melhorar o desempenho de um motor

hidráulico, um motor AC ou DC, em conjugação com um controlador adequado.

Os Codificadores são necessários para medir a velocidade de rotação e / ou o

ângulo de rotação.

Os Codificadores (Encoders) são encontrados em todas as máquinas

onde a velocidade é crítica e precisa ser controlada ou supervisionada.

O que são Encoders?


Os Sensores rotativos (Encoders), fornecem informações críticas (feedback),

aos sistemas de controlo de acionamento do motor na actuação duma máquina

CNC (fresa), em elevadores, etc,.. Em eixos rotativos:

Direcção.

Rotação.

Posição.

Velocidade.

Comutação.

Classificação de Encoders

CNC - Computer Numerical Control

SSI - Synchronous Serial Interface

R/D interface – Resolver/Digitar interface

Tipos de Encoders Rotativos

Codificadores Mecânicos: Muito baixo custo, baixa resolução. Geram código de saída,

abrindo ou fechando um circuito (On/Off) . Na maioria das vezes utilizado como painel de

controlo, como o volume de um rádio de carro.

Codificadores Ópticos: Baixo a alto custo, codificadores de baixa para alta resolução que

geram código de saída através de luz de infravermelhos e fototransistor. É o tipo mais

comum de codificador rotativo, sendo utilizados como painel controlo em aplicações de

precisão ou construídos em dispositivos eletrónicos de controlo de movimento.

Codificadores Magnéticos: codificadores de resolução média, de custo médio alto custo, que

geram o código de saída por detecção de alterações nos campos de fluxo magnético. A

maioria das vezes é utilizado em ambientes adversos. Resistente a contaminantes no ar.

Codificadores de fibra óptica: São codificadores de alto custo e de alta resolução que geram

o código de saída usando um laser e fototransistor. Mais frequentemente são utilizados em

aplicações à prova de explosão, onde existam gases extremamente inflamáveis.

Tipos de Encoders Rotativos (Cont.)

Codificadores capacitivos: São codificadores de baixo custo, de baixa a alta resolução, que

geram o código de saída através da detecção de mudanças na sua capacitância, utilizando

um sinal de referência de elevada frequência. são relativamente novos em comparação com

os outros tipos de codificadores rotativos. A tecnologia tem sido usada há anos em

paquímetros digitais e provou ser altamente confiável e precisa.

Referência

Comparador

Controlador

Energia

Actuador

Processo Sensor

Classificação do Encoders ópticos

Motor

Disco

Rotativo

Motor DC

Cremalheira

Carreto

Linear

Um codificador óptico (encoder), é um dispositivo electromecânico usado para

fornecer feedback de sinais para aplicações de controlo de movimento.

Variável a

Medir

Erro

Interferência

Variável

Manipulada

Variável

Controlada

Feedback

Sentido de rotação.

Posição.

Velocidade.

Estes sinais de feedback podem

representar os seguintes tipos de

informações sobre os mecanismos :

Para controlo da posição, a melhor

localização para o dispositivo de retorno

(feedback), é na carga. Os erros de

posição criados pelas engrenagens

mecânicas e pelas variações ou

deslizamento das cargas poderão assim

ser eliminados.

Classificação do Encoders ópticos

Referência

Comparador

Controlador

Energia

Actuador

Processo Sensor

Variável a

Medir

Erro

Interferência

Variável

Manipulada

Variável

Controlada

Feedback

Codificador Reflectivo

Carga

Motion

feedback

Encoders ópticos Rotativos

+5V

1 Fonte

de Luz

4 Circuito

Condicionador

de Sinais

2 Sensor de luz

3 Disco Óptico

Basicamente os “Encoders” ópticos têm 4 elementos principais:

Composição

Sensores e Transdutores Ópticos Principal característica: Ausência de cabos metálicos e

outras ligações físicas entre transmissão e recepção de

sinais.

Aplicações: contagem de peças, medição de velocidade, medição de deslocamento,

sistemas de segurança, comunicação de dados entre muitos outros.

A fonte de luz: é tipicamente um diodo emissor de luz (LED). Em vez de

produzir uma luz visível para os seres humanos, transmite normalmente luz

infravermelha (IR).

1

Sensor de luz: O sensor de luz é um fototransistor. Uma vez que o sensor é

sensível á energia infravermelha emitida pela fonte de luz, a luz ambiente tem

um efeito mínimo sobre o sensor.

2

Disco óptico: O disco é colocado entre a fonte de luz e o

sensor. Ele está ligado ao veio a ser medido, de modo que o

eixo e o disco rodam em conjunto.

3

Disco

Codificado

Veio a medir

Fotosensor

Fonte LED

Área

transparente Área opaca

Encoders ópticos Rotativos

Composição e funcionamento

À medida que o disco é rodado, alternadamente a

luz passa através das aberturas translúcidas ou é

bloqueada pelas regiões opacas entre as ranhuras.

rpm = = 0.1666 ÷ 0.1666 = 1 rpm 60

360

10

60 ÷

Os Codificadores podem detectar a velocidade, quando o número de impulsos de saída é

contada num período de tempo especificado. O elemento tempo é tipicamente fornecido por

um oscilador interno ou um relógio. O número de impulsos por rotação deve também ser

conhecido.

A equação para calcular a velocidade é: C

PPR rpm =

t

60 ÷

Onde:

rpm -Rotações por minuto.

C - Número de impulsos a contar.

t - Intervalo de tempo de contagem.

PPR - Impulsos por rotação (ranhuras) ou CPR.

60 - Coeficiente númerico (por minuto).

Exemplo:

Se 60 impulsos foram contados em 10 segundos a partir de um codificador de 360 PPRs,

qual a velocidade?

Resolução:

Encoder Incremental – Informação da velocidade

Encoders Ópticos Rotativos

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