Quando falamos em maior controle e precisão nos sistemas de automação, o encoder é sempre lembrado. Esse dispositivo tecnológico inova ao converter movimentos ou deslocamentos em pulsos elétricos.
Isso é perfeito para a indústria, que precisa de feedbacks confiáveis para manter a operabilidade das linhas de produção.
A Kalatec preparou esse conteúdo para te apresentar esse tipo de sensor, saber como funciona, quando usar, como escolher e muito mais.
Boa leitura!
Encoder é um dispositivo eletrônico que converte movimentos lineares ou rotacionais em pulsos elétricos analógicos ou digitais.
Ele fornece feedback preciso de posição e velocidade, sendo usado principalmente para ler as rotações por minuto (rpm) de motores, como os servomotores ou os motores de passo.
Trabalha por meio de bits, ou seja, gera sinais de saída digitais para cada posição, mostrando o posicionamento real de objetos. Atua junto a Controladores Lógico Programáveis (CLPs), contadores, tacômetros ou inversores de frequência.
Seu funcionamento é baseado em um disco com marcações que, conforme gira, faz uma contagem e envia sinais ao CLP, que irá medir variáveis de processo, como a velocidade ou a distância.
O encoder tem como função principal transformar movimento linear ou rotativo mecânico em sinal eletrônico ou pulso elétrico para controle de posição, velocidade, movimento e direção.
Esse sensor eletrônico auxilia no controle e dá medidas de volume, vazão, posicionamento angular, movimento de carga, número de rotações, entre outros controles relacionados a movimentos rotativos ou lineares.
Além disso, faz deslocamentos atuando como um gerador de impulsos, mede distâncias e rotaciona robôs industriais.
Há diferentes opções de encoders disponíveis no mercado, com tecnologias distintas. Porém, geralmente, são constituídos por um disco contendo marcações, um elemento emissor e um receptor. Os modelos mais conhecidos são estes:
O encoder absoluto é um sensor de posição que fornece leituras sobre posição angular ou linear, sem perda de referência, muito usado nos equipamentos que compõem sistemas de automação.
Possui disco com código gravado, onde cada trilha é chamada de bit. Se o disco tiver 9 bits significa que ele tem 9 trilhas internamente, e assim por diante, se referindo ao número de posições. Um encoder com 9 bits dá uma resolução de 512 ppr (posições por rotação).
Utiliza o código Gray, em que somente um bit muda entre a transição das posições, garantindo uma confiabilidade muito maior e permitindo a verificação de erros.
Se houver uma queda de energia ou uma parada brusca da máquina, o receptor vai gravar exatamente a última posição, ou seja, vai encontrar a posição absoluta, sem a necessidade de referencial.
Os componentes do encoder absoluto geralmente são: eixo de conexão, emissor de luz, disco, máscara e foto receptor.
O encoder incremental é um dispositivo robusto que suporta altas temperaturas e mede movimentos rotacionais ou lineares, convertendo-os em pulsos e dando feedback de alterações de distância e de velocidade.
Apesar de ser uma opção simples e econômica, exige um equipamento de referência para fazer os cálculos dos movimentos.
Gera sinal de saída contínuo e pulsado (a partir do pulso zero), de acordo com o número de pulsos por rotação. Em casos de falta de energia elétrica, não é capaz de reter a posição, necessitando de um sensor de Home externo.
Assim como o encoder absoluto, é constituído por um disco com determinado número de divisões, eixo de conexão, emissor de luz, máscara e foto receptor.
Apesar de ambos terem a mesma finalidade, a principal diferença é que o incremental não retém a posição na falta de energia elétrica, e necessita do auxílio de um sensor de HOME externo além do referenciamento.
Já o absoluto tem melhor recuperação em casos de falhas de sistema, registrando a posição atual do servo motor mesmo após o desligamento ou corte de energia ao driver.
Encoder é um dispositivo eletromecânico que transforma o sinal elétrico em sinal digital, permitindo a leitura posterior para recuperação de informações.
Já o decoder se refere ao contrário: é um dispositivo capaz de decodificar os dados que foram codificados.
Resolvers são alternativas ao uso de encoders, principalmente em situações extremas, que envolvam temperaturas elevadas, excesso de choques e vibrações, ou em processos que incluam radiação.
A principal diferença entre os dispositivos é que o resolver emite sinais analógicos, enquanto o encoder emite sinais digitais.
As tecnologias mais usadas no disco, que é o principal componente do encoder, são:
Esta tecnologia recente para encoder usa ímãs e sensores de efeito hall. Trata-se de um disco onde são colocados pólos norte e sul, com resolução de até 1250 ppr.
Os discos magnéticos são resistentes a altas temperaturas, poeira, umidade, vibrações e choques. Sua alta proteção dispensa invólucros robustos.
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Essa tecnologia costuma usar led e fotodetectores como emissores e receptores, respectivamente.
Existem discos ópticos para encoder feitos em material plástico que têm baixa resolução, de até 1024 pulsos por volta (ppr). Não suportam alta temperatura mas, em contrapartida, são resistentes a vibrações e choques.
O disco metálico para encoder tem resolução de até 2500 pulsos por rotação (ppr), são resistentes a altas temperaturas e também suportam vibrações e choques.
O encoder com disco de vidro tem como principal característica a alta resolução – de 10.000 até 360.000 ppr, sem nenhum artifício eletrônico direto, aguentando temperaturas elevadas.
Uma desvantagem é a sua fragilidade: alguns servomotores acompanham encoder com disco de vidro que, durante a fixação do equipamento, podem se quebrar com um pequeno choque ou queda.
O dispositivo cumpre um papel importante na indústria, onde é aplicado para determinar dados essenciais, – como velocidade, posição e taxa de aceleração. Com o feedback fornecido por ele, melhora o controle e monitoramento de equipamentos.
O encoder costuma trabalhar junto a CLPs, para realizar a leitura de velocidade/RPM de motores, sendo instalado no eixo do motor para informar a frequência de pulsos ao controlador que, por sua vez, calcula a velocidade e a direção de rotação do motor, garantindo o funcionamento adequado do equipamento.
A versatilidade dos encoders permite a sua aplicação em diversos equipamentos, como lapidadoras de vidro.
Neste caso, um encoder pode ser aplicado para regular a abertura do mordente que segura a peça de vidro e outro encoder pode ser útil na identificação da posição da mesma peça de vidro, durante sua movimentação na esteira.
Outro exemplo prático do uso de encoders envolve a sua aplicação em garras robóticas, muito comuns na manufatura. O dispositivo ajuda controlando o movimento das garras e garantindo a pressão e velocidade adequadas, de acordo com cada processo, evitando danos às peças ou produtos.
Servomotores e motores de passo se beneficiam do trabalho do encoder, já que o sensor dá o feedback esperado, auxiliando no controle de posição e velocidade, que são importantes variáveis no processo de automação industrial.
A capacidade do encoder em converter movimento em uma sequência de pulsos para determinação de variáveis torna este sensor ideal para aplicação em máquinas CNC (Controle Numérico Computadorizado), além de máquinas operatrizes semi-automáticas, dosadores e alimentadores.
Os encoders ajudam a aumentar a qualidade dos produtos e a economizar energia. Projetos de alta precisão de velocidade e posição e pouco tolerantes a falhas também se beneficiam.
Já o encoder incremental é adotado em:
Para definir o produto que atenda às suas necessidades é preciso, primeiramente, saber a quantidade de pulsos que a sua aplicação pede, ou seja, qual a precisão necessária.
Observe a frequência máxima do encoder e calcule a resolução adequada para garantir o feedback correto para o controlador.
Lembrando que resolução é o ppr (número de pulsos por rotação) ou a quantidade de bits enviados durante uma volta de 360º do dispositivo.
O cálculo da velocidade máxima de operação é feito da seguinte forma:
N= f*60/CPR
em que: N= velocidade do motor; f= frequência de contagens do encoder; e CPR= número de contagens por volta.
Outro fator importante a considerar na seleção do encoder é o tipo de tecnologia que ele apresenta. Por isso, é preciso tirar dúvidas sobre os principais modelos existentes com um fornecedor de confiança, como a Kalatec Automação.
Ao longo deste artigo, notamos que o investimento nesse dispositivo é uma escolha acertada para aprimorar a produção. Afinal, os sistemas automatizados dependem de posicionamento e medições consistentes e precisas.
Os encoders atendem a uma ampla gama de processos industriais, sendo adquiridos principalmente para fazer a leitura de rotações e de velocidade de motores.
Portanto, as empresas só têm a ganhar com esse tipo de sensor. Não fique com dúvidas e procure a Kalatec – empresa consolidada no mercado e com um portfólio completo de produtos para atender seus projetos com segurança.
Até o próximo post!
