Este artigo discute diferentes tipos de encoders de motores em automação, especificamente encoders lineares e rotativos e suas aplicações.
I. O que é um codificador de motor?
Um codificador de motor é um dispositivo que registra dados de posição para sistemas de controle de automação ou qualquer maquinário contendo motores que requeiram informações de posição. De braços robóticos a impressoras 3D, eles são onipresentes. Os codificadores desempenham um papel crítico ao permitir que máquinas autônomas funcionem adequadamente. Eles permitem a medição precisa de componentes móveis dentro de um sistema.
Os encoders de motor oferecem benefícios em diversas áreas. Por exemplo, os codificadores lineares são comumente usados em aplicações ferroviárias e permitem que máquinas CNC e impressoras 3D criem peças com precisão, enquanto os codificadores rotativos tornam possíveis braços robóticos na fabricação. Os sinais que transmitem ativam diferentes saídas em controladores ou PLCs no momento preciso necessário.
II. Como funcionam os codificadores de motor?
Os codificadores funcionam fornecendo informações elétricas para controlar dispositivos baseados em um de dois sistemas distintos: rotativo ou linear. Existem vários mecanismos dentro dos codificadores para converter mudanças físicas em dados elétricos: resistivos, mecânicos, magnéticos e ópticos. Os codificadores ópticos são os mais comuns na fabricação. Eles contêm pelo menos um transmissor de luz e um receptor de luz para converter o movimento físico em sinais elétricos para processamento do controlador. Independentemente do método de conversão empregado, os codificadores são sempre categorizados como codificadores lineares ou rotativos.
Em codificadores ópticos, tanto os tipos rotativos quanto os lineares utilizam "janelas" cortadas em uma superfície sólida, permitindo que a luz entre na unidade receptora apenas de forma incremental. Os codificadores lineares usam sensores para detectar diferentes padrões dentro de uma faixa ao longo do caminho, enquanto os codificadores rotativos consistem em um disco com slots que transmitem sinais de volta ao sistema de controle.
Nos sistemas ópticos, o transmissor emite um feixe de luz constante que é interrompido progressivamente à medida que o sistema se move. Sempre que o receptor detecta luz do transmissor, ele envia um sinal elétrico ao controlador. Existem várias configurações de disco ou trilha para bloquear/receber luz, dependendo da aplicação. Estes incluem codificadores de posição absoluta e codificadores incrementais.
III. Codificadores Absolutos e Codificadores Incrementais: Qual é a diferença?
Os codificadores absolutos usam vários sensores de luz para enviar códigos binários ao controlador. Eles apresentam slots distintos correspondentes a pares de transmissores/receptores de luz. Para encoders absolutos de volta única, esses slots geram um código binário que indica a posição angular dentro de uma rotação do motor.
Em aplicações que exigem maior precisão e maior alcance, os codificadores multi{0}voltas utilizam redutores de engrenagem e dois discos codificadores para alcançar uma faixa maior de posições conhecidas. Os encoders absolutos são mais adequados para cenários que exigem dados de posição após perda de energia, mais comumente em circuitos de segurança. Os encoders incrementais apresentam slots uniformemente espaçados para enviar pulsos ao controlador. Esses codificadores dependem de pulsos contados a partir de uma posição zero, tornando crucial ter uma posição conhecida para reiniciar a contagem caso o sistema perca energia por qualquer motivo.
Quando apenas a velocidade do motor é necessária, um sinal analógico pode ser enviado ao controlador, permitindo-lhe processar esses dados para aplicações úteis. Se o processo exigir dados de posição, o codificador poderá enviar pulsos elétricos ao controlador para decifrar a posição do motor dentro de sua área limite.
4. Onde os codificadores lineares são usados?
Os codificadores lineares transmitem sinais de pulso elétrico aos controladores por meio de sensores ou "entalhes" em uma escala. Esses sinais de pulso podem ser decodificados por um PLC e convertidos em instruções a serem seguidas pelo dispositivo.
Os encoders lineares são mais adequados para aplicações com posicionadores deslizantes, como impressoras 3D ou máquinas CNC. Eles se destacam em processos que exigem transmissão de dados precisa e de alta{2}}velocidade para os controladores. Certos encoders lineares, se não encoders absolutos, requerem uma posição de referência para encontrar zero após perda de energia ou reinicialização do CLP/controlador.
Os encoders absolutos usam representação binária para posição, enquanto os encoders incrementais enviam apenas pulsos contados pelo controlador após a inicialização. Chaves limitadoras ou sensores podem fornecer um ponto de referência quando os dados de posição precisam ser redefinidos.
Codificadores lineares baseados em-código{1}}absoluto podem determinar sua posição sem movimento ou pontos de referência. Eles utilizam códigos binários de múltiplas escalas para estabelecer a posição. Isto oferece maior flexibilidade para processos de aplicação e abre mais oportunidades em campos que exigem segurança contra reinicializações.
V. Aplicações de codificadores rotativos
Os codificadores rotativos consistem em uma escala circular fixada no eixo do motor. À medida que o motor gira, os sensores de luz que leem padrões na balança enviam contagens de pulsos ou códigos binários ao PLC. Os codificadores rotativos são altamente úteis em aplicações que exigem medição da velocidade do motor ou onde a distância é difícil de medir sem a rotação do motor, como servomotores em braços robóticos. As aplicações que necessitam de controle de velocidade do motor usam encoders incrementais que geram contagens de pulso para medir a velocidade do motor.
A escala do encoder possui um número específico de slots, e o PLC conta esses slots à medida que o motor gira. Essa contagem pode então ser convertida em RPM. Um exemplo em que isso é útil é em um motor de correia transportadora. Certos parâmetros podem exigir diferentes velocidades da correia e o PLC pode ajustar adequadamente com base nas RPM do motor. Eles também são úteis em aplicações onde a precisão é crítica, pois produzem dados mais precisos do que os codificadores rotativos absolutos. Apesar de sua maior precisão, eles não conseguem ler a posição sem movimento e podem exigir uma posição de referência após perderem a comunicação com o PLC.
Os encoders absolutos também podem ser usados como encoders de motores rotativos. Estes são mais adequados para situações que requerem dados angulares. Eles também mantêm a capacidade de recuperar a posição após comunicação ou perda de energia entre o codificador e o controlador, diferentemente dos codificadores rotativos incrementais que exigem movimento para transmitir dados.