Como calcular a resolução do encoder

Como calcular a resolução do encoder

A resolução do encoder é o número de pulsos por rotação (PPR) ou bits emitidos pelo encoder durante uma rotação de 360 graus do eixo ou furo do encoder. Se um encoder tiver resolução insuficiente, ele não fornecerá feedback efetivo ao controlador e o sistema não funcionará conforme necessário.

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Para calcular a resolução do encoder, para encoders incrementais, o cálculo dependerá da sua RPM máxima e da frequência de operação do encoder. Para encoders absolutos, isso dependerá da taxa de “baud rate” do protocolo e da frequência com que o sistema exige informações de posição.

Determinar a resolução mínima necessária do encoder

A especificação da resolução começa com a determinação do menor incremento I que precisa ser monitorado para a aplicação. Por exemplo, considere uma aplicação rotativa que precise medir até 3°. O número de pontos N que queremos medir por rotação é dado por:
No exemplo acima, N = 360 / (3) = 120 pulsos por rotação.
Como calcular a resolução mínima exigida do encoder:
Resolução (PPR) = 360 ° / menor incremento de medição necessário
Se 3° for necessário:

Cálculo da resolução incremental do encoder (PPR)

Para encoders incrementais, os componentes eletrônicos do encoder têm uma resposta de frequência máxima, o que limita a rapidez com que pode gerar pulsos de saída. Combinada com as RPMs da aplicação, a resposta de frequência coloca um limite superior prático na resolução que pode realmente ser alcançada para um sistema e encoder específico.
Resolução máxima do encoder = Frequência de operação x 60 / Max RPM

Exceder esse número sobrecarregará a capacidade de processamento do encoder, o que resultará em saída de sinal degradada e erro cumulativo.
Por exemplo, se a frequência de operação do encoder for 125kHz e a velocidade máxima do eixo for 1.000 RPM, o cálculo do PPR do encoder para a resolução máxima suportada pelo encoder será de 7.500 pulsos por rotação (PPR).

Se a resolução padrão de seus encoders não atender às necessidades de sua aplicação, existe outra alternativa baseada em como o sinal é decodificado através da unidade, CLP ou controlador do usuário. Assumindo o uso de encoders de quadratura com saída bidirecional (canais A e B), o disparo das bordas ascendente e descendente do canal A e do canal B gerará quatro vezes mais pulsos, ou codificação 4X.

Cálculo da resolução absoluta do encoder (bits)

Ao contrário dos encoders incrementais que são um sistema “push only” que gera um fluxo contínuo de pulsos sempre que o eixo é girado, os encoders absolutos são um sistema de chamada e resposta que emitem uma palavra única ou que se relaciona à posição discreta somente quando são interrogados pelo dispositivo de controle. Portanto, os encoders absolutos não são limitados pela resposta de frequência em relação ao total de pulsos, mas pela quantidade de comunicação de dados necessária durante um período de amostra específico ou taxa de transmissão (“baud rate”).

Para determinar o número de posições discretas necessárias (N), primeiro determine o menor incremento de medição (I) necessário dentro da rotação de 360 graus
Por exemplo, se você precisar medir até 0,01 graus, o cálculo resultante seria N = 360 / (0,03) = 12.000 posições discretas.

Em seguida, converta o número de posições discretas necessárias para a próxima contagem de bits mais alta. Os discos de código dos encoders absolutos são padronizados para gerar uma palavra digital exclusiva para um número específico de posições angulares ou lineares da carga. Como resultado, a resolução é medida em termos de bits N, com o encoder medindo 2N posições por rotação. Um encoder de 14 bits, por exemplo, pode medir 16.384 posições discretas por uma rotação de 360 °, o que satisfaria o exemplo acima.
Resolução de encoder de exemplo (bits)
Posições discretas
Encoder 12 Bit
Encoder 13 Bit
Encoder 14 Bit
Encoder 15 Bit
Encoder 16 Bit
Encoder 17 Bit
Encoder 18 Bit
Encoder 19 Bit
Encoder 20 Bit
Encoder 21 Bit
Encoder 22 Bit
Posições discretas
4.096
8.192
16.384
32.768
65.536
131.072
262.144
524.288
1.048.576
2.097.152
4.194.304

Como determinar a taxa de transmissão do encoder (“baud rate”)

A taxa de transmissão (“baud rate”) é exclusiva para cada protocolo de comunicação do encoder e varia de acordo com o comprimento do cabo. Geralmente, as taxas de transmissão (“baud rate”) diminuem à medida que o comprimento do cabo aumenta. Por exemplo, para o protocolo da interface do encoder SSI, a taxa de transferência de dados recomendada pelo comprimento do cabo é:

Comprimento do cabo x taxa de dados para encoders SSI
Comprimento do cabo
Taxa de dados

No caso do SSI, um cabo longo e uma alta freqüência de clock podem atrapalhar o sinal de dados devido ao atraso de propagação dos sinais nos fios de cobre e é necessário reduzir a frequência do clock ou o comprimento do cabo para o sistema funcionar. Alguns protocolos, como o BiSS, permitem uma compensação de atraso para melhorar o desempenho em cabos mais longos.
Saiba mais sobre os encoders SSI aqui
Saiba mais sobre os encoders BiSS aqui

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A Dynapar é uma das empresas operacionais da Specialty Product Technologies do Grupo Fortive, do qual também fazem parte a Veeder-RootWest Control SolutionsHengstlerAnderson-NegeleGems Sensors, entre outras. Possui fábricas no Brasil, Estados Unidos e Alemanha.

Conta com assistência técnica local e 1 ano de garantia para todos os produtos. Oferece a mais completa linha de encoders do mercado: incremental, absoluto, senoidal, heavy-duty (robusto).

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