Nas áreas de controle de movimento e robótica, é fundamental conhecer a posição e a velocidade dos objetos em movimento. Um dos dispositivos que torna isso possível é um codificador de quadratura. Este artigo se aprofunda nos meandros dos codificadores de quadratura, explicando sua funcionalidade, aplicações e critérios de seleção.
Índice
O que é um codificador de quadratura?
O codificador de quadratura também é chamado de codificador incremental óptico de saída de canal duplo AB. O sinal da fase A e o sinal da fase B estão separados por 90 graus. Portanto, podemos avaliar a direção de rotação do objeto por meio da sequência da fase A e da fase B. Se a fase A liderar a fase B em 90 graus, o objeto está girando para frente. Se a fase B liderar a fase A em 90 graus, o objeto estará girando na direção oposta. Além disso, a velocidade ou o ângulo podem ser calculados pela leitura do número de pulsos A ou B. A maioria dos codificadores de quadratura também tem uma fase Z, também conhecida como sinal de índice. Ao ler o valor da fase Z, o número de rotações do objeto pode ser calculado.
Como funciona um codificador de quadratura?
Para saber como o codificador de quadratura funciona, primeiro precisamos conhecer sua estrutura. Todos nós sabemos que "A estrutura determina as propriedades, as propriedades determinam o uso". Em sua essência, um codificador de quadratura consiste em um disco giratório, um sensor fotossensível e um circuito de saída. O disco, preso ao eixo rotativo, tem uma série de ranhuras ou marcações igualmente espaçadas. À medida que o disco gira, o sensor detecta essas marcações e produz pulsos elétricos. Suas formas de onda de saída no sentido anti-horário e horário são as seguintes:
Como e quando usar um codificador de quadratura?
Em cenários em que é necessário um feedback preciso do movimento, os codificadores de quadratura são inestimáveis. Algumas aplicações comuns incluem:
– RobóticaUtilizado para determinar a posição e a velocidade das rodas ou dos braços de um robô.
– Máquinas-ferramenta CNC: Saiba onde estão a ferramenta e a peça de trabalho.
– Sistema de correia transportadoraMonitoramento de velocidade: monitora a velocidade e a posição dos itens na esteira transportadora.
Ao implementar um codificador de quadratura, você deve garantir que o sistema possa lidar com o número de pulsos gerados, especialmente em altas velocidades. Além disso, o codificador deve ser montado corretamente para evitar qualquer leitura incorreta devido à vibração ou ao desalinhamento.
Como obter uma resolução mais alta com codificadores de quadratura?
A resolução de um codificador refere-se ao número de pulsos que ele gera por rotação. Os codificadores de resolução mais alta fornecem mais pulsos, o que se traduz em um feedback de posição mais preciso.
Para uma resolução mais alta:
Aumente o número de ranhuras ou marcas no disco: mais marcas significam mais pulsos por rotação.
Usando a tecnologia de decodificação: Ao analisar as bordas ascendentes e descendentes de ambos os canais, a resolução pode ser efetivamente aumentada em um fator de quatro.
Como escolher um codificador de quadratura?
Há várias etapas para escolher um codificador ortogonal:
- Tipo de rolamento. Os codificadores ortogonais são divididos em tipo de eixo sólido e tipo de eixo oco. É necessário escolher o codificador apropriado de acordo com o cenário de uso real. O codificador de eixo sólido precisa ser usado com uma luva de eixo durante a instalação, e o codificador de eixo oco é mais conveniente de instalar. Para saber mais sobre as diferenças entre eles, você pode acessar este artigo3 grandes diferenças entre codificadores de eixo oco e de eixo sólido.
- Determine o diâmetro externo do codificador de quadratura. Quanto maior o diâmetro externo, maior o diâmetro do eixo do eixo oco ou sólido. Além disso, quanto maior o diâmetro externo, maior o disco de código interno e maior a resolução.
- Determine o diâmetro do eixo do codificador. O tamanho dos rolamentos do rotor correspondente a motores com diferentes tamanhos de potência também será diferente. Para obter detalhes, consulte os seguintes tamanhos de rolamentos de diferentes motores no mercado:
| Tamanho do motor | Diâmetro do eixo (mm) |
|---|---|
|
Motores pequenos |
2 mm, 3 mm, 4 mm, 5 mm, 6 mm
|
|
Motores médios |
8 mm, 10 mm, 12 mm, 14 mm, 16 mm |
|
Motores grandes |
20 mm, 25 mm, 30 mm, 35 mm, 40 mm |
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Motores industriais |
45 mm, 50 mm, 55 mm, 60 mm, 70 mm |
|
Motores extragrandes |
80 mm, 90 mm, 100 mm, 120 mm, 150 mm |
- Determine a resolução. Quanto maior a resolução, mais precisos serão os dados medidos. Obviamente, quanto maior a resolução, mais caro será o codificador. A resolução máxima do codificador ortogonal Lornentzzi pode chegar a 5400 ppr.
- Determine a saída. A saída do codificador de quadratura pode ser uma saída complementar trifásica, saída de coletor aberto ou saída de tensão, ou um push-pull de 6 fases com saídas de sinal reverso, saída de linha longa. O codificador de saída de 6 fases tem maior capacidade anti-interferência e maior distância de transmissão.
- Determine a tensão operacional. A tensão de trabalho do codificador incremental pode ser de 5 VCC ou de 8 a 30 VCC. Em aplicações práticas, é necessário considerar a tensão de trabalho que pode ser fornecida ao codificador.
- Método de saída do codificador. A saída do cabo do codificador Lorentzzi pode ser lateral ou traseira, e o método de conexão entre o fio e o codificador pode ser do tipo plugue de aviação ou fiação convencional. O codificador do tipo plugue de aviação tem melhor desempenho à prova d'água e uma conexão mais forte.
Conclusão
Ao conhecer os meandros dos codificadores de quadratura, explicando sua funcionalidade, aplicações e critérios de seleção, garantimos que você tenha conhecimento completo de um codificador de quadratura. Nossa equipe de vendas o ajudará a resolver os problemas.
