En la ola de digitalización y automatización, los encóderes rotatorios incrementales desempeñan un papel fundamental. Este artículo profundizará en los principios, tipos y escenarios de aplicación reales de los encóderes incrementales para ayudarle a comprender mejor esta importante tecnología.
Índice
¿Qué es un codificador rotatorio incremental?
Codificadores rotatorios incrementales son sensores que pueden convertir la velocidad de rotación, la dirección del movimiento y el desplazamiento de objetos giratorios o en movimiento lineal en señales de impulsos que pueden transmitirse y almacenarse.
Principio de funcionamiento del codificador rotatorio incremental
El principio de funcionamiento del codificador incremental consiste en contar la señal recibida del cabezal de detección óptico o magnético en función de las rayas o huecos del disco, midiendo así la distancia y el sentido de giro o desplazamiento. Cuando el disco codificador gira, el cabezal de detección óptica genera señales de impulsos a medida que se desplazan las rayas o huecos. Cada impulso representa un determinado ángulo de rotación del disco codificador. Los encóderes incrementales suelen tener dos señales de salida, a saber, las señales de fase A y de fase B. Contando las señales de fase A y fase B y midiendo la diferencia de fase, se puede calcular el ángulo de rotación o la distancia de desplazamiento lineal del objeto medido.
Tipos de codificadores rotatorios incrementales
De acuerdo con las diferencias en el principio de funcionamiento, hay 3 tipos de codificadores rotatorios incrementales: magnéticos, ópticos y mecánicos. A continuación se describen cada uno de ellos:
Codificador rotatorio magnético incremental
Codificador incremental magnético: El codificador incremental magnético utiliza líneas de fuerza magnéticas para generar señales de impulsos. En la rueda giratoria del codificador, se detectan los cambios alternos en las líneas del campo magnético y se convierten en señales de impulsos.
En comparación con los codificadores ópticos incrementales tradicionales, los codificadores magnéticos incrementales no requieren un disco de código y una fuente de luz, tienen menos componentes y una estructura de detección más sencilla; al mismo tiempo, el propio elemento hall también tiene muchas ventajas, como: estructura sólida, tamaño pequeño, peso ligero, larga vida útil, resistencia a las vibraciones, y no teme la contaminación ni la corrosión por polvo, aceite, vapor de agua, niebla salina, etc.
Codificador rotatorio óptico incremental
Encóder incremental óptico: Este codificador utiliza principios ópticos para generar señales de impulsos. La luz pasa a través de una rejilla en una rueda de encóder giratoria, creando zonas claras y oscuras alternas, generando así una señal de impulso.
Codificador rotatorio mecánico incremental
Codificador incremental mecánico: El codificador incremental mecánico utiliza contactos mecánicos para generar señales de impulsos. Cuando el cuerpo del encóder gira, los puntos de contacto se deslizan sobre la lámina conductora metálica, generando así una señal de impulso.
Codificador rotatorio incremental código arduino
Un codificador rotatorio incremental ABZ proporciona tres canales: A, B y Z (también conocido como canal índice). Los canales A y B se utilizan para determinar la posición y la dirección, igual que en un encóder AB estándar. El canal Z proporciona un único impulso por revolución y suele utilizarse para la posición "inicial" o "cero".
Aquí tienes un sencillo fragmento de código Arduino para leer un codificador rotatorio incremental ABZ:
// Definir las conexiones de los pines del codificador y los valores iniciales
const int codificadorPinA = 2;
// Conectado al pin del canal A del codificador
const int codificadorPinB = 3;
// Conectado al pin del canal B del codificador
const int encoderPinZ = 4; // Conectado al pin del canal Z del codificador (Index)
volatile int encoderPos = 0; // Contador de posición
int lastReportedPos = 0; // Última posición notificada
int aEstado;
int aÚltimoEstado;
void setup() {
// Configurar Monitor Serial
Serial.begin(9600);
// Configurar los pines del codificador como entradas
pinMode(encoderPinA, INPUT_PULLUP);
pinMode(encoderPinB, INPUT_PULLUP);
pinMode(encoderPinZ, INPUT_PULLUP);
// Leer el estado inicial de encoderPinA
aLastState = digitalRead(encoderPinA);
// Conectar interrupciones
attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(encoderPinA), readEncoder, CHANGE);
attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(encoderPinZ), resetEncoder, RISING);
}
void loop() {
// Comprueba si la posición ha cambiado desde el último informe
if (lastReportedPos != encoderPos) {
Serial.print("Posición: ");
Serial.println(encoderPos);
lastReportedPos = encoderPos;
}
}
// Función de interrupción para la lectura de los canales A y B del codificador
void readEncoder() {
aState = digitalRead(encoderPinA); // Lee el estado "actual" del encoderPinA
// Si el estado anterior y el actual del encoderPinA son diferentes, significa que se ha producido un Impulso
if (aState != aLastState) {
// Si el estado del canal B es diferente al del canal A, significa que el codificador está girando en el sentido de las agujas del reloj
if (digitalRead(encoderPinB) != aState) {
encoderPos++;
} else {
encoderPos-;
}
Serial.print("Posición = ");
Serial.println(encoderPos);
}
aLastState = aState; // Actualiza el estado anterior del codificador con el estado actual
}
// Función de interrupción para la lectura del canal Z del codificador (Índice)
void resetEncoder() {
encoderPos = 0; // Poner a cero la posición del encoder
Serial.println("Índice detectado, posición puesta a cero");
}
Cómo utilizar este código Arduino
- Conecta los canales A, B y Z de tu codificador rotatorio incremental ABZ a los pines 2, 3 y 4 de tu Arduino, respectivamente.
- Carga el código en tu Arduino.
- Abra el monitor serie para ver la posición del codificador y los reinicios de índice
Codificador rotatorio incremental frente a absoluto
Existen 14 diferencias entre un codificador rotatorio incremental y uno absoluto, las tablas siguientes muestran todas las diferencias entre ellos:
Aplicaciones de los encóderes incrementales
Líneas de producción automatizadas: En las líneas de producción automatizadas, los encóderes incrementales se utilizan para medir y controlar la posición de las máquinas. Por ejemplo, en una cadena de montaje, los encóderes pueden controlar con precisión la posición de los componentes para garantizar un montaje correcto.
Robótica: Los codificadores incrementales desempeñan un papel importante en robótica, ya que proporcionan información precisa sobre el movimiento para que los robots puedan controlar con precisión sus propios movimientos.
Control de servomotores: Los servomotores requieren una realimentación de posición precisa para un control exacto. Los encóderes incrementales son un componente clave para proporcionar esta información,
Conclusión
Los encóderes incrementales son una parte importante de las aplicaciones industriales y de automatización modernas. Al conocer en profundidad los principios, tipos y aplicaciones de los encóderes incrementales, podemos comprender mejor su importante papel en diversos escenarios de automatización industrial. Aunque existen algunos retos, con el continuo avance de la tecnología, tenemos motivos para creer que los encóderes incrementales desempeñarán un papel más importante en el futuro y promoverán el progreso en el campo de la automatización industrial. Esperamos que este artículo le haya ayudado a comprender mejor los encóderes incrementales y haya despertado su interés por esta importante tecnología.
