Encoder absoluto

O que é um Encoder Absoluto e como usar?

Encoder Absoluto é um tipo de dispositivo que tem como função dar feedback informando velocidade e posição através de um sinal de saída digital (word ou bit) em relação ao movimento.

O sinal de saída de um Encoder Absolutos informa words ou bits para cada posição, algo diferente do que acontece com os Encoders Incrementais, onde o sinal de saída é contínuo e de pulsos.

Quais são as vantagens de um Encoder Absoluto?

Os Encoders Absolutos possuem como sinal de saída uma word ou bit ao invés de trem de pulsos,  sendo assim, oferecem uma série de vantagens:

– Melhor performance no startup devido ao menor tempo de homing (ou posição inicial)

– Detecção de movimento precisa em vários eixos

– Resolução maior em relação aos Encoders Incrementais

– Vários protocolos de saída para melhor integração em redes industriais=

– Melhor recuperação em falhas de sistema ou de energia

Os Encoders Absolutos oferecem vantagens únicas em relação aos Encoders Incrementais. Eles têm um código único para cada posição, ou seja, duas posições nunca terão o mesmo código.

Medem a posição atual gerando um único código digital, e, portanto, não requerem um index ou ponto de referência. Isso permite que os Encoders Absolutos tem vantagem em aplicações que necessitam de retorno à posição inicial (home position), evitando erros em caso de perda de energia elétrica (alimentação).

O Encoder Absoluto também oferecem alta resolução comparados a Encoders Incrementais. Enquanto os Encoders Incrementais precisam adicionar mais incrementos em uma única trilha do disco, limitados ao tamanho físico e número de pulsos que pode ser codificados, os Encoder Absolutos adicionam trilhas novas para atingir altas resoluções e não produzem sinal de saída pulsada continuamente.

Entretanto, o Encoder Absolutos é limitado no número de vezes que são consultados em um período de tempo da comunicação (baud rate).

Quais são os tipos de Encoders Absolutos?

Os Encoders Absolutos podem ser categorizados baseado por seu tipo de tecnologia (óptico ou magnético) ou pela saída através de múltiplas voltas do eixo do motor (single-turn ou multi-turn).

Os Encoders Absolutos ópticos usam um disco codificado com markers e um LED que emite uma luz através dessas marcas. Como o disco gira com o eixo do motor, mudanças de posição podem ser detectadas. Para Encoder Absolutos magnéticos os markers ópticos são substituídos por pólos magnéticos e o LED é substituído por um sensor magnético.

Enquanto todos os Encoders Absolutos Rotativos informam o feedback baseado na rotação do eixo (posição do encoder em 360 graus ou single turn), aplicações diferem baseadas em saber quantas vezes o encoder fez uma volta completa ou múltiplas voltas. Encoders Absolutos multi-turn oferecem informação adicional do número de voltas.

Como os Encoders Absolutos funcionam?

Um Encoder Absoluto Rotativo determina a posição usando um ponto de referência.

O método é levemente diferente dependendo se o encoder é óptico ou magnético, mas o princípio é o mesmo.

Os Encoders Absolutos trabalham com sinal digital de saída (word ou bit) enquanto o eixo gira. Há dois discos, ambos com anéis concentricos com offset markers. Um disco é fixado no eixo central, o outro move livremente.

Como o disco gira, os markers ao longo do caminho dos Encoder Absolutos mudam de posição no disco fixo. Cada configuração no disco de um Encoder Absoluto Rotativo representa um único código binário.

O código binário determina a posição absoluta do objeto. Para Encoders Absolutos ópticos, os markers é uma abertura que deixa a luz passar. Para Encoders Absolutos magnéticos, os markers são sensores magnéticos que passam por um imã e detectam a posição dos pólos magnéticos.

Quais são as Alternativas para Encoders Absolutos Rotativos?

Se a simplicidade geral do sistema importa mais que o desempenho, existem alternativas para Encoders Absolutos, incluindo Encoders Incrementais e Resolvers.

Qual diferença entre Encoder Absoluto e Resolvers?

Os Resolvers são os precursores dos Encoders, baseado na tecnologia que remonta à Segunda Guerra Mundial. Uma corrente elétrica cria um campo magnético ao longo de um enrolamento central. São dois enrolamentos perpendiculares entre eles. Um enrolamento é fixo e o outro se move junto com o conjunto. As alterações de campo e local dos dois campos magnéticos permitem que o Resolver determine a posição do objeto.

A simplicidade do design do Resolver o deixa confiável em condições extremas, desde a exposição a baixas a altas temperaturas, além de interferências mecânicas de vibrações e choques. Entretanto, a origem e forma construtiva dos Resolvers vem da habilidade de trabalhar em aplicações complexas porque não pode produzir dados com boa exatidão.

Ao contrário dos Encoders Absolutos, os Resolvers emitem apenas sinais analógicos, os quais podem exigir eletrônicas específicas para se conectar.

Qual diferença entre um Encoder Absoluto e Encoders Incrementais?

Os Encoders Incrementais determinam a posição relativa, olhando somente a diferença entre as medições. O sistema do encoder envia pulsos por canais (chamados quadraturas) e o offset desses pulsos indicam o movimento.

Encoders Incrementais permitem excelente retorno de velocidade e distância, e, desde que poucos sensores são envolvidos, o sistema é simples é de baixo custo. Entretanto, Encoders Incrementais são susceptíveis a fatores ambientais e podem perder resolução em altas velocidades devido à limitação da frequência de saída.

Eles também são limitados por somente fornecer mudança de informação, então requerem um dispositivo de referência para calcular a posição.

Quando usar Encoders Absolutos?

O Encoder Absoluto Rotativo informa a si mesmo a informação de posição – não depende de eletrônicas separadas para informar o index para a posição do encoder. Encoders Absolutos permitem aplicações que contam com posicionamento não-linear sem componentes externos adicionais.

Na verdade, Encoder Absolutos permitem maior precisão de aplicações como:

– Determinar a orientação de múltiplos eixos para máquinas CNC usadas na manufatura
– Determinar automaticamente a altura da trava de camas usadas em hospitais
– Posicionar exatamente múltiplos estabilizadores para veículos grandes como guindastes ou elevadores aéreos
– Mover automaticamente portas ou compartimentos sem chave limitadora
– Movimento robótico contínuo mesmo após falha de fornecimento de energia elétrica
Especificamente quando comparados a Resolvers e Encoders Incrementais, a capacidade óbvia dos Encoder Absolutos é como o posicionamento com exatidão afeta a performance da aplicação.

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Fonte Dynapar