Quando aplicações de movimento no âmbito industrial exigem a detecção da direção, além da velocidade, os encoders de quadratura fornecem uma solução confiável.
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O que é um encoder de quadratura?
Um encoder de quadratura é um encoder incremental com 2 canais de saída defasados que são usados em muitas aplicações de automação onde é necessário detectar a direção do movimento. Cada canal fornece um número específico de Pulsos Por Rotação (PPR) igualmente espaçados e a direção do movimento é detectada pela relação de fase de um canal ao outro (adiantado ou atrasado).
Como um encoder de quadratura funciona?
O disco de código dentro de um encoder de quadratura contém duas pistas, geralmente denominadas Canal A e Canal B. Essas pistas ou canais são codificados com defasagem de noventa graus elétricos, conforme indicado na imagem abaixo, e este é o elemento de projeto principal que fornecerá ao encoder de quadratura a sua funcionalidade.
Em aplicações em que a detecção de direção é necessária, um controlador pode determinar a direção do movimento com base na relação de fase entre os canais A e B. Conforme ilustrado na figura abaixo, quando o encoder de quadratura está girando no sentido horário, seu sinal mostrará o Canal A adiantado em relação ao Canal B, e o inverso acontecerá quando o encoder de quadratura girar no sentido anti-horário.
Além da direção, a posição também pode ser monitorada com um encoder de quadratura, produzindo outro sinal conhecido como “marcador”, “índice” de referência ou “canal Z”. Esse sinal Z, produzido a cada revolução completa do encoder de quadratura, é frequentemente usado para localizar uma posição específica durante uma revolução de 360°.
Como e quando usar um encoder de quadratura
Os encoders de quadratura são usados em aplicações de detecção de posição bidirecional e medição de comprimento/deslocamento. No entanto, em algumas aplicações de partida/parada unidirecional, é importante ter informações bidirecionais (Canais A e B), mesmo que a rotação reversa do eixo não seja prevista.
Um erro na contagem dos pulsos pode ocorrer com um encoder de canal único devido à vibração da máquina inerente ao sistema.
Por exemplo, um erro na contagem dos pulsos pode ocorrer num encoder de 1 canal cuja aplicação é a partida/parada se ele parar mecanicamente de girar quando a forma de onda de saída estiver em transição.
Deste modo, à medida que a vibração mecânica subsequente do eixo força a saída de sinal da borda da quadratura para frente e para trás, o contador aumentaria a cada oscilação, mesmo que o sistema estivesse mecanicamente parado. Ao utilizar um encoder de quadratura, o contador monitora a transição na sua relação com o estado do canal oposto e assim pode gerar informações confiáveis sobre a posição.
Alcançando resolução mais alta com encoders de quadratura
Quando uma resolução mais alta é necessária, é possível induzir a contagem de pulsos a partir das arestas iniciais e finais da quadratura a cada canal, o que duplica (x2) o número de pulsos por revolução. A contagem das bordas inicial e final de ambos os canais (A e B) de um encoder de quadratura fará com que a contagem do número de pulsos por revolução seja quadruplicada (x4). Essa técnica é usual nos encoders e dependerá de como o sinal é decodificado através do driver, CLP ou controlador.
Como resultado, 10.000 pulsos por volta podem ser gerados a partir de um encoder de quadratura de 2.500 PPR.
Normalmente, num encoder da Dynapar, esse sinal quadruplicado (4x) terá um erro menor que ± 1 pulso para o exemplo dado. Da mesma forma, 40.000 pulsos podem ser gerados a partir de um encoder de quadratura com 10.000 PPR.
Ao contar através das bordas ascendentes e descendentes do trem de pulsos, podemos duplicar ou quadruplicar as contagens por rotação do mesmo disco do encoder de quadratura.
Essa técnica é uma maneira eficaz de aumentar a resolução sem alterar o código a partir do dico. No entanto, requer uma saída de onda quadrada bem definida, a fim de que a sua detecção seja eficaz. Cuidados devem ser tomados com a escolha do driver de saída, particularmente em cabos longos ou em ambientes susceptíveis a ruídos de sinal. Nestes casos, a precisão da saída do encoder de quadratura também deve ser levada em consideração, pois isso também será multiplicado pelo fator de codificação.
Como escolher um encoder de quadratura?
Como todos os encoders, a escolha de um encoder de quadratura começa com a sua aplicação. Se o seu motor tiver um eixo, um encoder com eixo e um acoplamento mecânico pode ser usado. Um encoder de eixo vazado é outra opção de montagem, na qual o eixo do motor atravessa (parcialmente) o encoder para se obter maior precisão. Se o seu motor for usado em um ambiente contaminado ou sujo, ou você estiver usando um grande motor com variador de frequência, um encoder sem rolamentos (bearingless) ou magnético fornecerá o feedback mais confiável.
Sobre a Dynapar
A Dynapar é uma das empresas operacionais da Specialty Product Technologies do Grupo Fortive, do qual também fazem parte a Veeder-Root, West Control Solutions, Hengstler, Anderson-Negele, Gems Sensors, Joslyn-Clark, 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).
Seus encoders são dedicados a mercados como energia eólica, área petrolífera e veículos fora da estrada. Experiência, versatilidade e competência para atender sua necessidade de precisão e desempenho.