Como podemos medir a velocidade ou o sentido de rotação de um motor?
Usar um sensor de efeito Hall e um tacômetro é uma boa opção, mas tem uma desvantagem: ele mede apenas a velocidade do motor, não o sentido de rotação.
Existem outros métodos para medir a velocidade e o sentido de rotação?
Como fornecedor profissional de codificadores rotativos ópticos na China, Lorentzzi Electric recomenda o codificador rotativo óptico de quadratura de canal duplo AB.
Então, o que exatamente é um codificador rotativo óptico? Como ele funciona?
Nas seções a seguir, vamos explicá-las em detalhes, de dentro para fora.
O que é um codificador rotativo óptico?
Simplificando, um codificador rotativo óptico é um sensor do tipo fotoelétrico que detecta o movimento rotacional por meio da detecção de pulsos de luz gerados por um disco de código à medida que ele gira entre uma fonte de luz e um detector.
Ele pode medir a velocidade, a direção e a posição angular de um motor.
Os codificadores rotativos ópticos são frequentemente instalados em servomotores como sensores de feedback para a unidade de controle.
Como funciona um codificador rotativo óptico?
Para entender como funciona um codificador rotativo óptico, primeiro precisamos entender seus componentes e sua composição.
A figura abaixo mostra a estrutura de um codificador rotativo óptico.
Como você pode ver na imagem acima, um codificador rotativo óptico consiste em sete componentes principais: um diodo emissor de luz, um prisma, um disco de código, um fotossensor, uma fonte de alimentação, um eixo rotativo e rolamentos.
O princípio de funcionamento de um codificador rotativo óptico é o seguinte: Quando a energia é aplicada ao codificador, um diodo emissor de luz (LED) ilumina uma fenda fixa em um disco de código por meio de um prisma. À medida que o motor gira o codificador, suas seções transparente e opaca transmitem e bloqueiam a luz alternadamente. Um foto-diodo (ou foto-transistor) atrás do disco de código converte os pulsos de luz recebidos em pulsos de tensão; quando a faixa opaca bloqueia a fenda, nenhum pulso é gerado. Ao contar o número de pulsos por unidade de tempo, o sistema pode calcular a velocidade do motor.
A explicação acima se aplica a codificadores fotoelétricos de canal único. Entretanto, o mesmo princípio também se aplica a codificadores de canal duplo.
Em um codificador fotoelétrico de canal duplo, duas trilhas de código aparecem no mesmo disco de código, com 90 graus de diferença.
Essas duas trilhas de código são normalmente chamadas de canais A e B.
Ao medir se o pulso da fase A está à frente ou atrás do pulso da fase B, é possível determinar se o motor está girando para frente ou para trás.
Tipos de codificadores rotativos ópticos
Agora vamos dar uma olhada em quantos tipos de codificadores rotativos ópticos existem.
Os codificadores rotativos ópticos podem ser divididos em dois tipos: codificador rotativo óptico incremental e codificador rotativo óptico absoluto.
Os encoders incrementais são os encoders ópticos mais populares do mercado. Embora ofereçam a vantagem de serem mais econômicos do que os encoders absolutos, eles também têm a desvantagem de perder sinais de posição se a fonte de alimentação falhar, exigindo uma nova posição zero.
Os codificadores rotativos ópticos incrementais oferecem dois formatos de saída: quadratura (onda quadrada digital) e senoidal (seno/cosseno analógico), sendo que o último tem maior resolução e maior precisão.
Em outros aspectos, os codificadores rotativos ópticos podem ser divididos em tipo de eixo sólido e tipo de eixo oco.
Leitores rotativos ópticos versus magnéticos
Há outro tipo de codificador rotativo, um codificador rotativo magnético.
Diferentemente dos codificadores ópticos, os codificadores magnéticos rotativos operam com base no princípio da conversão magnetoelétrica.
Eles consistem em um disco com um padrão magnético montado em um eixo giratório.
À medida que o disco gira, a distribuição do campo magnético circundante muda. Um sensor magnético (como um elemento Hall) detecta essas alterações de campo e as converte em sinais elétricos.
O mesmo circuito de processamento gera, então, um sinal de saída que representa as informações de rotação.
Agora vamos dar uma olhada nas diferenças entre os dois tipos de codificadores rotativos:
| Item | Codificador óptico rotativo | Codificador magnético rotativo |
|---|---|---|
|
Princípio de funcionamento |
Usando o princípio da conversão fotoelétrica |
Utilizando o princípio da conversão magnetoelétrica |
|
Precisão |
Alta |
Relativamente baixo |
|
Capacidade anti-interferência |
Relativamente insensível à interferência eletromagnética |
Resistência relativamente fraca à forte interferência do campo magnético |
|
Código de durabilidade do disco |
O disco de código é facilmente danificado após sofrer um impacto, portanto, não bata no produto durante o uso. |
Choques externos não danificam o disco de código, mas ele é suscetível à interferência do campo magnético |
|
Cenário de aplicação |
Detecção de posição de máquinas-ferramenta CNC e juntas de robôs, etc. |
Detecção da velocidade do motor de automóveis, detecção de algumas peças rotativas em linhas de produção de automação industrial. |
Conclusão
Em resumo, os codificadores rotativos ópticos são sensores baseados no efeito fotoelétrico e são amplamente usados em motores elétricos como sensores de feedback para unidades de controle. Eles permitem um controle muito preciso da velocidade, do ângulo de rotação e da direção.
Os codificadores ópticos rotativos estão se tornando cada vez mais populares em sistemas de controle automatizados.
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