Encoder: entenda o funcionamento, tipos e quando utilizá-lo
Automação Industrial

Encoder: entenda o funcionamento, tipos e quando utilizá-lo

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!

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O que é um encoder e como funciona?

Encoder absoluto é um sensor eletrônico que converte movimentos lineares ou rotacionais em pulsos elétricos.

Ele fornece dados de posição e velocidade, sendo usado principalmente para ler as rotações por minuto (rpm) de motores, como os servo motores 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 e atuando 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.

Esse dispositivo 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.

o que é encoder e qual é a sua função?

Qual é a função do encoder?

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.

Este sensor eletrônico fornece o feedback necessário para monitorar ângulo, 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.

Quais são os tipos de encoder?

Há diferentes opções de encoders disponíveis no mercado, sendo os principais os modelos absoluto e incremental. Geralmente, são constituídos por um disco contendo marcações, um elemento emissor e um receptor.

tipos de encoder

Encoder absoluto

O encoder absoluto 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.

Encoder incremental

O encoder incremental é um dispositivo robusto que suporta altas temperaturas e dá o 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.

Tecnologias de detecção

As tecnologias mais usadas no disco, que é o principal componente do encoder, são:

Magnética (Magnético-resistivo)

É uma tecnologia recente que 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. É resistente a altas temperaturas, poeira, umidade, vibrações e choques.

Além disso, tem alta proteção, sem a necessidade de invólucros robustos.

Óptica

Essa tecnologia costuma usar led e fotodetectores como emissores e receptores, respectivamente.

Existem discos ópticos 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 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 servo motores acompanham encoder com disco de vidro que, durante a fixação do equipamento, podem se quebrar com um pequeno choque ou queda.

Quando utilizar um encoder?

Os encoders são usados quando há necessidade de controle de processos, para aumentar a qualidade dos produtos e economizar energia. Projetos de alta precisão de velocidade e posição e pouco tolerantes a falhas também se beneficiam.

São inúmeras as suas utilizações e separamos aqui apenas algumas delas.

Aplicações típicas de um encoder absoluto:

  • Servo motores;
  • Motores de passo;
  • Máquinas CNC, de corte a plasma, laser, entre outras;
  • Radares – para controlar eixos e fazer o posicionamento de antenas, sendo ideal para radioreceptores e estações de rádio;
  • Robôs industriais articulados – atuando nos eixos de uniões e também no eixo azimute;
  • Máquinas com múltiplos eixos rotativos – facilitando os setups de máquinas, sem perder o posicionamento;
  • Pontes rolantes e sistemas de pórticos – para transporte de cargas; etc.

Já o encoder incremental é adotado em:

  • Máquinas da indústria têxtil;
  • Inversores de frequência – para feedback de velocidade e para fazer o controle de sistemas de pressão e vazão;
  • Fornos;
  • Sistemas de corte; etc.
Encoder Delta Kalatec

Como escolher e calcular o encoder ideal?

Para definir o produto que atenda às suas necessidades é preciso, primeiramente, saber a quantidade de pulsos que a sua aplicação pede.

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.

Conclusão

Ao longo deste artigo notamos que o investimento nesse dispositivo é uma escolha acertada para aprimorar a produção.

A indústria, sempre em constante crescimento e representando 20,4% do PIB nacional, simplesmente não poderia ficar sem soluções eficientes como essa.

Afinal, os sistemas automatizados dependem de posicionamento e medições consistentes e precisos.

Vimos que os encoders atendem a uma ampla gama de processos industriais, sendo adquirido principalmente para fazer a leitura de rotações e de velocidade de motores.

Portanto, os sistemas de automação 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!

 Buscando por encoders? Confira nosso guia de aplicação e consulte nossos especialistas!

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Edilson Cravo

Edilson Cravo

Engenheiro de Aplicação com mais de 21 anos de experiência e 5000 visitas únicas em Indústrias. É Gestor da Kalatec Automação. Especialista em Controle e Automação Industrial (USP). Engenharia de Processo (MAUA) Gestão de Inovação (ESPM) e Gestão de PME (FGV). Treinado nas fábricas Emerson Motion Control, AMP, Gecko Driver, Arcus Technology , Nexen, Hiwin, Delta Automação, Estun, Moons, HNC, Leadshine, Xinje, TBI. Foi consultor de projetos no Instituto Nuclear Brasileiro, Embraer, Rede Globo e USP (Projeto Inspire).

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