encoder industrial

Encoder

Mário Anderson de Oliveira, Msc./ UFSC, 2007ISNTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DO MTISNTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DO MT

EncoderEncoderOs encoders são transdutores de movimento capazes de

converter movimentos lineares ou angulares em

informações elétricas que podem ser transformadas eminformações elétricas que podem ser transformadas em

informações binárias e trabalhadas por um programa que

converta as informações passadas em algo que possa

ser entendido como distância, velocidade, etc., ,

Encoderod

Os encoders possuem internamente um ou mais discos (máscaras)Os encoders possuem internamente um ou mais discos (máscaras)

perfurado, que permite, ou não, a passagem de um feixe de luz

infravermelha gerado por um emissor que se encontra de um dosinfravermelha, gerado por um emissor que se encontra de um dos

lados do disco e captado por um receptor que se encontra do outro

l d d di t i d i it l t ô ilado do disco, este, com o apoio de um circuito eletrônico gera um

pulso.

A quantidade de pulsos em uma volta, nos encoders rotativos,

demonstra a relação impulso/volta do mesmo. Por exemplo, um

encoder que gera 50 pulsos por volta teria a seguinte relação

angular: 360°/50 pulsos = 1 pulso a cada 7,2°.

Encoderod

Pode-se determinar o sentido da rotação utilizando duas fileiras de

furos uma defasada em 90° em relação à outra, sendo assim em um

sentido a fileira mais próxima do centro estará adiantada em relação àp ç

outra e no sentido inverso ocorre também o inverso.

Encoderod

Incremental

AbsolutoAbsoluto

Encoder Incrementalod

O encoder ótico incremental possui apenas uma trilha com dentes

igualmente espaçados. A posição é determinada pela contagem do

número de dentes que passam na frente de um fotosensor, onde cadaq p

dente representa um ângulo conhecido.

Encoder incrementalEncoder incremental

Encoder incrementalEncoder incrementalO encoder incremental fornece normalmente dois pulsos

quadrados defasados em 90º, que são chamados

usualmente de canal A e canal B A leitura de somenteusualmente de canal A e canal B. A leitura de somente

um canal fornece apenas a velocidade, enquanto que a

leitura dos dois canais fornece também o sentido do

movimento. Um outro sinal chamado de Z ou zero

também está disponível e ele dá a posição absoluta

"zero" do encoder.

Encoder incremental


A resolução do encoder incremental é dada por

pulsos/revolução (normalmente chamado de PPR), isto é, opulsos/revolução (normalmente chamado de PPR), isto é, o

encoder gera uma certa quantidade de pulsos elétricos por

uma revolução dele próprio (no caso de um encoder rotativo).

Para determinar a resolução basta dividir o número de pulsosç p

por 360º, por exemplo, um encoder fornecendo 1024 pulsos/

l ã i l lé i d º â irevolução, geraria um pulso elétrico a cada 0,35º mecânicos.

Encoder absolutoEncoder absoluto

Este encoder se diferencia dos outros pois possui váriosEste encoder se diferencia dos outros pois possui vários

sensores óticos que combinados entre si geram um código

bi á i d i ã d dibinário, para cada posição do disco.

O princípio de funcionamento de um encoder absoluto e de um

encoder incremental é bastante similar, isto é, ambos utilizam o

princípio das janelas transparentes e opacas, com estas

interrompendo um feixe de luz e transformando pulsosp p

luminosos em pulsos elétricos


■ O elemento básico é um disco de vidro estampado por um■ O elemento básico é um disco de vidro estampado por um

padrão de trilhas concêntricas. Vários feixes de luz atravessam

cada trilha para iluminar fotosensores individuaiscada trilha para iluminar fotosensores individuais.

Encoder absolutood b o o

O encoder absoluto possui um importante diferencial emO encoder absoluto possui um importante diferencial em

relação ao encoder incremental: a posição do encoder

incremental é dada por pulsos a partir do pulso zero,

enquanto a posição do encoder absoluto é determinadaenquanto a posição do encoder absoluto é determinada

pela leitura de um código e este é único para cada

posição do seu curso; conseqüentemente os encoders

absolutos não perdem a real posição no caso de umap p ç

eventual queda da tensão de alimentação


O sincronismo e a aquisição da posição no momento daO sincronismo e a aquisição da posição no momento da

variação entre dois códigos tornam-se muito difíceis. Se

nós pegarmos como exemplo dois códigos consecutivos

binários como 7 (0111) e 8 (1000) notaremos que abinários como 7 (0111) e 8 (1000), notaremos que a

variação de zero para um e um para zero ocorre em

todos os bits, e uma leitura feita no momento da transição

pode resultar em um valor completamente errado.p p


Para solucionar esse problema é utilizado um códigoPara solucionar esse problema é utilizado um código

binário chamado "Código Gray", que tem a

particularidade de na comutação de um número para

outro somente um bit ser alteradooutro somente um bit ser alterado.

Código GrayCódigo Gray

Converção Gray para binárioConverção Gray para binário


A resolução do encoder absoluto é dada por contagem/revolução,ç p g / ç ,

isto é, se ele tiver no seu disco (encoder rotativo) 12 faixas para o

código Gray, então terá 212 combinações possíveis perfazendo umcódigo Gray, então terá 212 combinações possíveis perfazendo um

total de 4096 combinações. Fazendo algumas contas, concluiremos

que o encoder gera uma combinação de códigos a cada 0 0879º ouque o encoder gera uma combinação de códigos a cada 0,0879 ou

0º8m79s.


Os encoders absolutos podem ter sua resolução definida em uma

única revolução (single turn) ou em várias revoluções (multi turn),

ou seja, se um encoder é para uma revolução, a cada revolução o

valor da contagem é reinicializado, ao contrário de um encoder para

várias revoluções onde seu valor só é reinicializado depois de umç p

certo número de voltas.


Como poderão observar, existem resoluções múltiplas de 2 e

também múltiplas de 360, portanto, a escolha de um ou de outrop 3 , p ,

dependerá diretamente da sua aplicação.

Quando o número bits da resolução do encoder não é potência de 2Quando o número bits da resolução do encoder não é potência de 2,

a propriedade de mudar somente um único bit deixa de ser

verdadeira no código Grayverdadeira no código Gray.

Encoder incrementalEncoder incrementalComo podemos notar na passagem da posição 11 para a posiçãop p g p ç p p ç

0, existe uma mudança de três bits e, como visto anteriormente,

envolve erros de leitura que não são aceitáveis. Com o intuito de nãoenvolve erros de leitura que não são aceitáveis. Com o intuito de não

perder a característica de mudança de somente um bit, é feito um

“off-set” a partir do valor zero que é calculado da seguinte forma:off-set a partir do valor zero, que é calculado da seguinte forma:

N = X - NPOS / 2N X NPOS / 2onde: N é o valor do off-set.

NPOS é o número de posições do encoder absoluto Para o nosso NPOS é o número de posições do encoder absoluto. Para o nosso exemplo temos (Tabela abaixo):

N (X ) / ( 6 ) / N = (X - 12) / 2 = (16 - 12) / 2 = 2. X = 2 elevado a 4.

AplicaçõesAplicações

- em eixos de Máquinas Ferramentas NC e CNC;

- em eixos de Robôs;

- controle de velocidade e posicionamento de motores elétricos;

- posicionamento de antenas parabólicas, telescópios e radares;p p b , p ;

- mesas rotativas; e

- medição das grandezas acima mencionadas de forma direta ou indireta.

Perguntas ??????

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