En los campos del control de movimiento y la robótica, conocer la posición y la velocidad de los objetos en movimiento es crucial. Uno de los dispositivos que lo hace posible es un codificador de cuadratura. Este artículo profundiza en los entresijos de los codificadores en cuadratura, explicando su funcionalidad, aplicaciones y criterios de selección.
Índice
¿Qué es un codificador en cuadratura?
El encóder de cuadratura también se denomina encóder incremental óptico de salida de doble canal AB. La señal de fase A y la señal de fase B están separadas 90 grados. Por lo tanto, podemos juzgar la dirección de rotación del objeto a través de la secuencia de la fase A y la fase B. Si la fase A adelanta a la fase B en 90 grados, el objeto está girando hacia delante. Si la fase B adelanta a la fase A en 90 grados, el objeto gira en sentido contrario. Además, la velocidad o el ángulo pueden calcularse leyendo el número de impulsos A o B. La mayoría de los codificadores en cuadratura también tienen una fase Z, también conocida como señal de índice. Leyendo el valor de la fase Z, se puede calcular el número de revoluciones del objeto.
¿Cómo funciona un codificador en cuadratura?
Para saber cómo funciona el codificador de cuadratura, primero tenemos que conocer su estructura. Todos sabemos que "la estructura determina las propiedades, las propiedades determinan el uso". En esencia, un encóder de cuadratura consta de un disco giratorio, un sensor fotosensible y un circuito de salida. El disco, fijado al eje giratorio, tiene una serie de ranuras o marcas equidistantes. Cuando el disco gira, el sensor detecta estas marcas y produce impulsos eléctricos. Sus formas de onda de salida en sentido horario y antihorario son las siguientes:
¿Cómo y cuándo utilizar un codificador en cuadratura?
Los encóderes en cuadratura resultan muy útiles cuando se requiere una realimentación de movimiento precisa. Algunas aplicaciones comunes son:
– Robótica: utilizado para determinar la posición y la velocidad de las ruedas o los brazos de un robot.
– Máquinas herramienta CNC: Saber dónde están la herramienta y la pieza de trabajo.
– Sistema de cintas transportadorascontrola la velocidad y la posición de los artículos en la cinta transportadora.
Al implementar un encóder de cuadratura, debe asegurarse de que el sistema puede soportar el número de pulsos generados, especialmente a altas velocidades. Además, el encóder debe montarse correctamente para evitar lecturas erróneas debidas a vibraciones o desalineaciones.
¿Cómo lograr una mayor resolución con codificadores en cuadratura?
La resolución de un encóder se refiere al número de impulsos que genera por revolución. Los encóderes de mayor resolución proporcionan más pulsos, lo que se traduce en una realimentación de posición más precisa.
Para mayor resolución:
Aumente el número de ranuras o marcas del disco: más marcas significa más impulsos por revolución.
Mediante la tecnología de descodificación: Analizando los flancos ascendentes y descendentes de ambos canales, la resolución puede multiplicarse por cuatro.
¿Cómo elegir un codificador en cuadratura?
Hay varios pasos para elegir un codificador ortogonal:
- Tipo de rodamiento. Los codificadores ortogonales se dividen en codificadores de eje macizo y codificadores de eje hueco. Es necesario elegir el codificador adecuado según el escenario de uso real. El codificador de eje macizo debe utilizarse con un manguito de eje durante la instalación, y el codificador de eje hueco es más cómodo de instalar. Para conocer más diferencias entre ellos, puede visitar este artículo.3 grandes diferencias entre el codificador de eje hueco y el de eje macizo.
- Determinar el diámetro exterior del codificador de cuadratura. Cuanto mayor sea el diámetro exterior, mayor será el diámetro del eje hueco o del eje macizo. Además, cuanto mayor sea el diámetro exterior, mayor será el disco de código interno y mayor será la resolución.
- Determine el diámetro del eje del codificador. El tamaño de los cojinetes del rotor correspondiente a motores con diferentes tamaños de potencia también será diferente. Para más detalles, consulte los siguientes tamaños de cojinetes de diferentes motores del mercado:
| Tamaño del motor | Diámetro del eje (mm) |
|---|---|
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Motores pequeños |
2 mm, 3 mm, 4 mm, 5 mm, 6 mm
|
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Motores medianos |
8 mm, 10 mm, 12 mm, 14 mm, 16 mm |
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Motores grandes |
20 mm, 25 mm, 30 mm, 35 mm, 40 mm |
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Motores industriales |
45 mm, 50 mm, 55 mm, 60 mm, 70 mm |
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Motores extragrandes |
80 mm, 90 mm, 100 mm, 120 mm, 150 mm |
- Determina la resolución. Cuanto mayor sea la resolución, más precisos serán los datos medidos. Por supuesto, cuanto mayor sea la resolución, más caro será el codificador. La resolución máxima del codificador ortogonal Lornentzzi puede alcanzar 5400 ppr.
- Determina la salida. La salida del codificador de cuadratura puede ser una salida complementaria trifásica, salida de colector abierto o salida de tensión, o un push-pull de 6 fases con salidas de señal inversa, salida de línea larga. El codificador de salida de 6 fases tiene mayor capacidad antiinterferente y mayor distancia de transmisión.
- Determine la tensión de funcionamiento. La tensión de trabajo del encóder incremental puede ser de 5VDC o de 8-30VDC. En aplicaciones prácticas, es necesario tener en cuenta la tensión de trabajo que se puede suministrar al encóder.
- Método de salida del codificador. La salida de cable del codificador Lorentzzi puede ser lateral o trasera, y el método de conexión entre el cable y el codificador puede ser de tipo enchufe de aviación o cableado convencional. El codificador de tipo enchufe de aviación tiene un mejor rendimiento a prueba de agua y una conexión más fuerte.
Conclusión
Conociendo los entresijos de los encóderes de cuadratura, explicando su funcionalidad, aplicaciones y criterios de selección, nos aseguramos de que haya adquirido todos los conocimientos sobre un encóder de cuadratura; si aún tiene dudas, deje un comentario a continuación. Nuestro equipo de ventas le ayudará a resolverlas.
