Encoders Los encoders son sensores que generan señales digitales en respuesta al movimiento. Están disponibles en dos tipos, uno que responde a la rotación, y el otro al movimiento lineal. Cuando son usados en conjunto con dispositivos mecánicos tales como engranajes, ruedas de medición o flechas de motores, estos pueden ser utilizados para medir movimientos lineales, velocidad y posición.
Tipos de encoders Encoder incremental Este tipo de encoder se caracteriza porque determina su posición, contando el numero de impulsos que se generan cuando un rayo de luz, es atravesado por marcas opacas en la superficie de un disco unido al eje.
En el estator hay como mínimo dos pares de foto receptores ópticos, escalados un número entero de pasos más ¼ de paso. Al girar el rotor genera una señal cuadrada, el escalado hace que las señales tengan un desfase de ¼ de periodo si el rotor gira en un sentido y de ¾ si gira en el sentido contrario, lo que se utiliza para discriminar el sentido de giro. Un simple sistema lógico permite determinar desplazamientos a partir de un origen, a base de contar impulsos de un canal y determinar el sentido de giro a partir del desfaseentre los dos canales. Algunos encoders pueden disponer de un canal adicional que genere un pulso por vuelta y la lógica puede dar número de vueltas más fracción de vuelta. La resolución del encoder depende del número de impulsos por revolución.
Encoder absoluto En el encoder absoluto, el disco contiene varias bandas dispuestas en forma de coronas circulares concéntricas, dispuestas de tal forma que en sentido radial el rotor queda dividido en sectores, con marcas opacas y transparentes codificadas en código Gray. Según la posición del disco, la luz emitida por cada emisor se enfrentará a un sector opaco o transparente.
– Si se enfrenta a un sector opaco, la luz se refleja y el receptor recibe la señal. – Si se enfrenta a un sector transparente, la luz no se refleja y el receptor no recibe la señal.
Las diferentes combinaciones posibles de sectores dan origen a una señal de salida digital formada por cuatro bits que puede ser posteriormente procesada.
Generalmente, los encoders incrementales proporcionan mayor resolución a un costo más bajo que los encoders absolutos. Además, su electrónica es más simple ya que tienen menos líneas de salida. La diferencia entre los encoders incrementales y absolutos es análoga a la diferencia entre un cronometro y un reloj. Un cronometro mide el tiempo de incremento que transcurre entre su inicio y su término. Muy similar a lo que un encoder incremental suministra: un número conocido de impulsos relativo a un total de movimientos. Si se conoce el tiempo exacto cuando se puso en marcha el reloj, se podrá decir qué tiempo será más tarde sumando el tiempo transcurrido del cronometro. De la misma forma, para controlar la posición, sumando los pulsos de incremento a una posición inicial conocida se obtendrá la posición actual. Cuando se utiliza un encoder absoluto, la posición actual será constantemente transmitida, tal como un reloj normal dirá la hora exacta. Los encoders pueden ser utilizados en una gran variedad de aplicaciones. Actúan como transductores de retroalimentación para el control de la velocidad en motores, como sensores para medición, de corte y de posición. También como entrada para velocidad y controles de rango.
RESOLVERS Los resolvers parecen pequeños motores pero son, esencialmente, transformadores rotativos diseñados de tal modo que su coeficiente de acoplamiento entre el rotor y el estator varía según sea la posición angular del eje. En su diseño más simple, el resolver consta de dos bobinados en el estator, que detectan una señal senoidal de inducción, emitida por un tercer bobinado desde el rotor; una de las bobinas detectoras corresponde al seno y la otra al coseno (están ubicadas en posiciones separadas, obviamente, por un ángulo de 90°). La bobina excitadora del rotor es alimentada por una señal de corriente alterna senoidal que le llega a través de anillos de metal (contactos) ubicados sobre el eje, y escobillas. Este diseño tiene el inconveniente de que el mecanismo de escobillas sufre un desgaste continuo, lo que hace posible, pasado cierto tiempo de uso, que desde ahí se ingrese ruido en la señal. Tanto el rotor como el estator están construidos con un núcleo de hierro laminado.
Existe una solución de resolver sin escobillas, que está implementada por un transformador rotativo, con el primario sobre el estator y el secundario en el rotor. Aquí también el rotor y el estator son núcleos de hierro laminado. Igual que en el caso anterior, el resolver tiene dos bobinados en el estator, que detectan la señal senoidal que se induce desde el rotor. Están unicados en posiciones separadas por un ángulo de 90°. En el rotor existen otros dos bobinados: uno es el excitador, que induce una señal alterna senoidal, generalmente con una frecuencia del orden de los 400-500 hz, y el otro es el secundario de un transformador por el que llega al rotor la señal de alimentación de la bobina excitadora. Esta configuración logra que el rotor no tenga escobillas, con lo que se evita un elemento que sufre desgaste, que es sensible a los impactos y vibraciones, y que sin duda introduciría ruidos que pueden causar errores. En una parte aislada del estator está el primario del transformador de alimentación de señal.
En ambos modelos, cuando la bobina excitadora del rotor recibe una alimentación de señal senoidal, cada una de las bobinas detectoras del estator es inducida con una señal cuyo voltaje de salida varía de acuerdo al seno de la posición del eje para una de ellas y el coseno de la posición del eje para la otra.
Las señales de las bobinas detectoras del estator se llevan a un tipo especial de convertidor analógico digital, conocido como conversor resolver a digital (R/D converter).
