¿Cómo podemos medir la velocidad o el sentido de giro de un motor?
Utilizar un sensor de efecto Hall y un tacómetro es una buena opción, pero tiene un inconveniente: sólo mide la velocidad del motor, no su sentido de giro.
¿Existen otros métodos para medir tanto la velocidad como el sentido de giro?
Como proveedor profesional de codificadores rotativos ópticos en China, Lorentzzi Eléctrico recomienda el codificador rotatorio óptico de cuadratura de doble canal AB.
¿Qué es exactamente un codificador rotatorio óptico? ¿Cómo funciona?
En las siguientes secciones, se las explicaremos en detalle, desde dentro hacia fuera.
¿Qué es un codificador rotatorio óptico?
En pocas palabras, un codificador rotatorio óptico es un sensor de tipo fotoeléctrico que detecta el movimiento de rotación detectando los impulsos luminosos generados por un disco codificado al girar entre una fuente de luz y un detector.
Puede medir la velocidad, la dirección y la posición angular de un motor.
Los codificadores rotatorios ópticos suelen instalarse en los servomotores como sensores de realimentación para la unidad de control.
¿Cómo funciona un codificador rotatorio óptico?
Para entender cómo funciona un codificador rotatorio óptico, primero tenemos que comprender sus componentes y composición.
La figura siguiente muestra la estructura de un codificador rotativo óptico.
Como puede ver en la imagen superior, un codificador rotatorio óptico consta de 7 componentes principales: un diodo emisor de luz, un prisma, un disco de código, un fotosensor, una fuente de alimentación, un eje giratorio y rodamientos.
El principio de funcionamiento de un codificador rotativo óptico es el siguiente: Cuando se aplica energía al codificador, un diodo emisor de luz (LED) ilumina una rendija fija en un disco de código a través de un prisma. A medida que el motor hace girar el codificador, sus secciones transparente y opaca transmiten y bloquean la luz alternativamente. Un fotodiodo (o fototransistor) situado detrás del disco de código convierte los impulsos luminosos recibidos en impulsos de tensión; cuando la franja opaca bloquea la rendija, no se genera ningún impulso. Contando el número de impulsos por unidad de tiempo, el sistema puede calcular la velocidad del motor.
La explicación anterior se aplica a los encóderes fotoeléctricos monocanal. Sin embargo, el mismo principio se aplica también a los encóderes de dos canales.
En un codificador fotoeléctrico de doble canal, aparecen dos pistas de código en el mismo disco de código, separadas 90 grados.
Estas dos pistas de código suelen denominarse canales A y B.
Midiendo si el impulso de la fase A adelanta o retrasa al impulso de la fase B, es posible determinar si el motor gira hacia delante o hacia atrás.
Tipos de codificadores rotativos ópticos
Veamos ahora cuántos tipos de codificadores rotativos ópticos existen.
Los codificadores rotatorios ópticos pueden dividirse en dos tipos: codificador rotatorio óptico incremental y codificador rotatorio óptico absoluto.
Los encóderes incrementales son los encóderes ópticos más populares del mercado. Aunque ofrecen la ventaja de ser más asequibles que los encóderes absolutos, también tienen el inconveniente de que pierden las señales de posición si falla la fuente de alimentación, lo que requiere una nueva posición cero.
Los codificadores rotatorios ópticos incrementales ofrecen dos formatos de salida: cuadratura (onda cuadrada digital) y sinusoidal (seno/coseno analógico), este último tiene mayor resolución y precisión.
Desde otros aspectos, los codificadores rotatorios ópticos pueden dividirse en tipo de eje macizo y tipo de eje hueco.
Codificadores rotativos ópticos frente a magnéticos
Existe otro tipo de codificador rotativo, el codificador rotativo magnético.
A diferencia de los codificadores ópticos, los codificadores rotativos magnéticos funcionan según el principio de conversión magnetoeléctrica.
Consisten en un disco con un patrón magnético montado en un eje giratorio.
Al girar el disco, cambia la distribución del campo magnético circundante. Un sensor magnético (como un elemento Hall) detecta estos cambios de campo y los convierte en señales eléctricas.
El mismo circuito de procesamiento genera entonces una señal de salida que representa la información de rotación.
Veamos ahora las diferencias entre los dos tipos de codificadores rotatorios:
| Artículo | Codificador rotatorio óptico | Codificador rotatorio magnético |
|---|---|---|
|
Principio de funcionamiento |
Utilizando el principio de conversión fotoeléctrica |
Utilizando el principio de conversión magnetoeléctrica |
|
Precisión |
Alta |
Relativamente bajo |
|
Capacidad antiinterferente |
Relativamente insensible a las interferencias electromagnéticas |
Resistencia relativamente débil a las interferencias de campos magnéticos intensos |
|
Código de durabilidad del disco |
El disco de códigos se daña fácilmente tras recibir un impacto, por lo que no debe golpearse el producto durante su uso. |
Los golpes externos no dañan el disco codificado, pero es susceptible a las interferencias del campo magnético. |
|
Escenario de aplicación |
Detección de posición de máquinas herramienta CNC y articulaciones de robots, etc. |
Detección de la velocidad del motor de automóviles, detección de algunas piezas giratorias en líneas de producción de automatización industrial. |
Conclusión
En resumen, los codificadores rotatorios ópticos son sensores basados en el efecto fotoeléctrico y se utilizan ampliamente en motores eléctricos como sensores de realimentación para unidades de control. Permiten un control muy preciso de la velocidad, el ángulo de giro y la dirección.
Los codificadores rotatorios ópticos son cada vez más populares en los sistemas de control automatizados.
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