Encoder de Posição: Como medir posição utilizando Encoders

Encoder de Posição: Como medir posição utilizando Encoders

Os Encoders de posição são usados ​​para rastrear a posição rotativa de um eixo ou a posição linear de uma carga indiretamente com um encoder rotativo montado no motor ou diretamente com Encoders lineares.

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Para Encoders de posição linear, existem três abordagens básicas para rastrear a posição:

Medição indireta usando um encoder de posição em um motor rotativo

Medição indireta usando um encoder linear em um motor linear

Leitura direta usando um encoder de posição na carga

Encoder HS35R

Como sempre, o processo de seleção envolve trocas. A implementação mais eficaz depende da configuração, das condições e dos requisitos de desempenho do aplicação.

Para saber mais sobre como medir a posição rotativa com Encoders, consulte como medir o ângulo usando Encoders

Medição indireta usando um encoder de posição em um motor rotativo

Essa abordagem oferece desempenho moderado, mas é fácil de usar. Um encoder de posição rotativa é instalado no eixo de um motor rotativo para monitorar a posição do eixo. O encoder de posição fornece uma saída correspondente à rotação do eixo, em termos de pulsos de tensão ao usar Encoders incrementais ou posição angular absoluta ao usar Encoders absolutos.

O dispositivo de leitura, seja um controlador, inversor ou contador / monitor, precisa converter esses dados ao longo do percurso e, em seguida, adicionar essa duração na posição inicial para determinar a posição final.

A decisão de usar um encoder incremental ou absoluto deve ser orientada pela aplicação. Por exemplo, é absolutamente necessário que os robôs cirúrgicos conheçam sua posição ao iniciar, especialmente após uma falha durante a cirurgia. Em outros casos, o reenvio na inicialização não é um problema.

Essa configuração é fácil de instalar e confiável. Ele suporta feedback direto ao motor. Como o encoder de posição não está diretamente conectado à carga, esse método oferece apenas precisão limitada. As fontes de erro incluem acoplamentos; desalinhamento eixo a eixo; folga na caixa de câmbio; e não linearidades introduzidas por acelerações, variações de temperatura, etc.

Em aplicações que exigem uma inversão de direção, a histerese pode ser um problema, principalmente quando há uma quantidade significativa de conformidade no sistema.

Medição indireta usando um encoder linear em um motor linear

O monitoramento do movimento de uma carga em um motor linear usando um encoder de posição linear oferece uma precisão muito melhor. Um motor linear é essencialmente um motor rotativo desenrolado, por isso gera movimento linear diretamente. Não há necessidade de um atuador mecânico. Isso elimina várias fontes de erro.

Para medir a posição da carga em um motor linear usando um encoder linear, a escala linear precisa ser afixada à parte estacionária do motor, normalmente a trilha magnética ou a superfície que a suporta. O elemento de leitura do encoder é montado na parte móvel do motor, conhecida como forcer.

Mais uma vez, Encoders incrementais e absolutos podem ser usados. Em cada caso, eles fornecem ao dispositivo de leitura uma medida de deslocamento que pode ser usada para calcular a posição da carga. Um exemplo de um método de encoder rotativo indireto é usar um encoder de draw string. Isso é comum em cilindros hidráulicos .

Este método fornece melhor precisão de posição do que a versão rotativa. No entanto, ele deve ser usado em um ambiente apropriado. A balança precisa ser mantida limpa e em boas condições. Ele precisa ser montado corretamente para que fique bem alinhado. Como esses são os dois requisitos para motores lineares, no entanto, essas condições geralmente são fáceis de atender.

Freqüentemente, embora nem sempre, a carga de um motor linear seja montada em um carro conectado à parte móvel do motor. Em casos como esses, o sistema descrito acima se torna equivalente à terceira abordagem, que é a leitura direta da posição usando um encoder linear ou outro sensor.

Leitura direta usando um encoder de posição na carga

As aplicações que exigem precisão muito alta devem usar Encoders lineares montados na carga. Este método de leitura direta reduz muito o erro de medição. Pode ser usado com motores lineares ou rotativos acionando atuadores lineares.

Nesta abordagem, o encoder de posição linear deve ser montado externamente ao motor linear / atuador linear. Como descrito acima, a escala do encoder linear deve ser montada em uma superfície sem movimento e o conjunto do detector deve ser afixado à carga.

Particularmente no caso de um atuador de fuso de esferas, a montagem do encoder na carga remove grande parte do erro no sistema. Nesse ponto, o encoder se torna a principal fonte de erro para a localização da posição. Dado que os Encoders geralmente superam a maioria dos componentes do sistema, a abordagem direta facilita a precisão e a repetibilidade necessárias para a aplicação.

A técnica é compatível com Encoders incrementais ou absolutos. Os Encoders incrementais podem ser usados ​​com técnicas de interpolação para alta resolução, enquanto as versões absolutas têm a vantagem de ler diretamente a posição da carga. Um exemplo de um dispositivo de resolução muito alta que foi empregado na configuração de um interferômetro a laser.

A compensação por toda essa precisão é um desafio significativamente maior na implementação. A abordagem aumenta o custo e a complexidade e adiciona pontos adicionais de falha, resultando em uma redução na confiabilidade geral do sistema. Como no exemplo anterior, o sistema é mais vulnerável à contaminação. Particularmente no caso de sensores de alto desempenho, isso deve ser considerado.

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Sobre a Dynapar

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