Por que preciso de um encoder no meu motor? Como funcionam os encoders?

O que é um codificador?

Durante o funcionamento do motor, o monitoramento em tempo real de parâmetros como corrente, velocidade de rotação e posição relativa da direção circunferencial do eixo rotativo determina o estado do mesmo.motorcarroceria e o equipamento rebocado, e ainda, controle em tempo real do motor e das condições de operação do equipamento, possibilitando assim servocontrole, regulação de velocidade e muitas outras funções específicas.

Neste caso, a aplicação do encoder como elemento de medição de entrada não só simplifica bastante o sistema de medição, como também o torna preciso, confiável e potente.

O encoder é um sensor rotativo que converte a posição e o deslocamento de peças rotativas em uma série de sinais de pulso digitais, que são coletados e processados ​​pelo sistema de controle para emitir uma série de comandos que ajustam e alteram o estado de operação do equipamento. Se o encoder for combinado com uma barra de engrenagem ou um parafuso sem-fim, ele também pode ser usado para medir grandezas físicas de posição e deslocamento de peças móveis lineares.

Classificação básica do codificador

Um encoder é uma combinação mecânica e eletrônica de dispositivos de medição de precisão, que codificam, convertem, comunicam, transmitem e armazenam sinais ou dados.
O encoder é um dispositivo de medição de precisão que combina componentes mecânicos e eletrônicos para codificar, converter, comunicar, transmitir e armazenar sinais e dados. De acordo com suas diferentes características, a classificação dos encoders é a seguinte: disco codificador e escala codificada: o encoder de escala codificada converte o deslocamento linear em sinais elétricos, enquanto o disco codificador converte o deslocamento angular em sinais de telecomunicações; - encoder incremental: fornece informações como posição, ângulo e número de voltas, definindo a taxa de variação a partir do número de pulsos por volta; - encoder absoluto: fornece informações como posição, ângulo e número de revoluções em incrementos angulares, sendo que cada incremento angular recebe um código único.
-Codificadores absolutos híbridos: Os codificadores absolutos híbridos emitem dois conjuntos de informações: um conjunto de informações é usado para detectar a posição dos polos magnéticos, com a função de informação absoluta; o outro conjunto é exatamente igual à informação de saída dos codificadores incrementais.

Codificadores comumente usados ​​paramotores

Codificador incremental

Utilizando diretamente o princípio da conversão fotoelétrica, gera três conjuntos de pulsos de onda quadrada, A, B e Z. Os pulsos A e B possuem uma diferença de fase de 90°, o que permite determinar facilmente o sentido de rotação; o pulso Z, a cada volta, é utilizado para o posicionamento do ponto de referência. Vantagens: princípio de construção simples, vida útil mecânica média de dezenas de milhares de horas ou mais, forte capacidade anti-interferência, alta confiabilidade, adequado para transmissão de longa distância. Desvantagens: não fornece informações de posição absoluta da rotação do eixo.

Codificadores absolutos

Sensor digital de saída direta, com um disco de código circular disposto radialmente em vários canais concêntricos. Cada canal é composto por setores transparentes e impermeáveis ​​à luz, formando uma relação binária entre si: o número de canais no disco de código corresponde ao número de dígitos binários e o número de bits do disco corresponde ao número de bits. Em um dos lados do disco de código, há uma fonte de luz; no outro lado, cada canal de código corresponde a um elemento fotossensível. Quando o disco de código está em uma posição diferente, o elemento fotossensível converte o sinal correspondente, de acordo com a presença ou ausência de luz, em um número binário.

Este tipo de encoder caracteriza-se por não necessitar de um contador e por poder ler um código digital fixo correspondente à posição em qualquer ponto do eixo de rotação. Obviamente, quanto maior o número de canais de código, maior a resolução; para um encoder com resolução binária de N bits, o disco de código deve ter N canais de código de barras. Atualmente, existem encoders absolutos de 16 bits disponíveis no mercado.

Princípio de funcionamento do codificador

Em um centro com o eixo da placa de código fotoelétrico, que possui um anel através das linhas escuras, existem dispositivos fotoelétricos transmissores e receptores para leitura, a fim de obter quatro conjuntos de sinais de onda senoidal combinados em A, B, C e D, cada onda senoidal com uma diferença de fase de 90 graus (em relação a uma onda circunferencial de 360 ​​graus), a inversão do sinal C e D, sobrepostos aos sinais A e B de duas fases, o que pode ser amplificado para estabilizar o sinal; e a cada volta, emite um pulso de fase Z representando a posição de referência zero.
Como A e B apresentam uma diferença de fase de 90 graus, é possível comparar a fase A com a fase B com a fase anterior para discernir a rotação positiva ou reversa do encoder. Através do pulso zero, obtém-se a posição de referência zero do encoder.

O material do disco codificador pode ser vidro, metal ou plástico. O disco de vidro possui uma linha gravada muito fina depositada sobre o vidro, apresentando boa estabilidade térmica e alta precisão. O disco de metal, por sua vez, passa diretamente pela linha gravada, não sendo frágil. No entanto, devido à sua espessura, a precisão é limitada e sua estabilidade térmica é cerca de uma ordem de magnitude inferior à do vidro. O disco de plástico é econômico e de baixo custo, mas apresenta menor precisão, estabilidade térmica e vida útil.

Resolução - a medida que um codificador define quantos fios passantes ou escuros são exibidos a cada 360 graus de rotação é chamada de resolução, também conhecida como resolução do índice ou simplesmente como número de linhas, geralmente entre 5 e 10.000 linhas por revolução.

Princípios de Medição de Posição e Controle de Feedback

Os encoders desempenham um papel extremamente importante em elevadores, máquinas-ferramenta, processamento de materiais, sistemas de feedback de motores e equipamentos de medição e controle. Os encoders utilizam grades ópticas e fontes de luz infravermelha para converter sinais ópticos em sinais elétricos TTL (HTL) através de um receptor, que visualiza o ângulo de rotação e a posição do motor analisando a frequência do nível TTL e o número de níveis altos.

Como o ângulo e a posição podem ser medidos com precisão, é possível formar um sistema de controle em malha fechada com o encoder e o inversor para tornar o controle ainda mais preciso, razão pela qual elevadores, máquinas-ferramenta, etc., podem ser usados ​​com tanta precisão.

Resumo

Em resumo, entendemos que o encoder se divide em dois tipos, de acordo com sua estrutura: incremental e absoluto. Eles também convertem outros sinais, como sinais ópticos, em sinais elétricos que podem ser analisados ​​e controlados. Em elevadores e máquinas-ferramenta comuns, o controle preciso do motor é baseado na regulação por meio do feedback do sinal elétrico em malha fechada. O encoder com conversor de frequência é essencial para alcançar esse controle preciso.