Transdutor Encoder
Encoder é um transdutor, que converte um movimento mecânico em sinal elétrico, que pode ser interpretado por um CLP, CNC, inversor de frequência ou servo drive. É um sensor eletromecânico usado para medir posição, velocidade, sentido de rotação e deslocamento de eixos em máquinas e sistemas automatizados.
Em automação industrial, é um dos principais dispositivos de realimentação (feedback) em sistemas de controle.
Nesse post, apresentaremos um resumo objetivo sobre funcionamento, tipos e aplicações.
Funcionamento
O princípio de funcionamento é utilizando um disco com marcações e um componente emissor e receptor. Ao girar o disco, é gerado o bloqueio e desbloqueio do feixe de luz, convertendo assim o movimento mecânico em um sinal elétrico.
Logo, a resolução do encoder é o número de marcações presentes no disco, com resoluções mais altas é utilizados discos de diferentes materiais e por sua vez circuitos eletrônicos equivalentes.
Tecnologia de Construção
A tecnologia de construção do encoder está diretamente conectada com a resolução e aplicação. Podendo ser:
Magnética (Magnético-resistivo):
Utiliza ímãs e sensores de efeito Hall e disco com polos norte e sul. É resistente a altas temperaturas, poeira, umidade, vibrações e choques. Resolução: 1250 Pulsos por volta
Disco Plástico:
São resistentes a vibrações e choques, mas não suportam temperaturas elevadas. Resolução: Até 1024 Pulsos/Volta.
Disco de Vidro:
Resistente a altas temperaturas, mas possui uma extrema fragilidade a choques e vibrações. Resolução: 10.000 até 360.000 Pulsos/Volta.
Disco Metálico:
Resistentes a altas temperaturas, vibrações e choques. Resolução: Até 2500 Pulsos/Volta.
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Tipos de Encoder
Existem vários modelos de encoder disponíveis no mercado, mas o encoder incremental e absoluto se destacam pela diferença de custos e aplicação.
Encoder Incremental
Utiliza uma construção simples e econômica, conta com um sistema eletrônico externo para interpretar a posição com base no número de pulsos por rotação. Em caso de falta de energia elétrica, não é capaz de reter a informação (posição), necessitando de um sensor para referenciamento.
O encoder incremental gera pulsos conforme o eixo gira. O sistema de controle conta esses pulsos para determinar posição ou velocidade.
Características:
- Saídas típicas: canais A e B (defasados 90°) + canal Z (referência)
- Mede posição relativa
- Precisa de referência ao ligar (homing)
- Mais simples e econômico
Encoder Absoluto
O encoder absoluto fornece a posição exata do eixo imediatamente após energização, sem necessidade de referência.O disco possui um código gravado, um padrão binário único que não se repete dentro da volta, onde cada trilha é um bit. Tornando assim encoders mais complexos, e mais caros. Entretanto, o encoder absoluto em queda de energia os dados não são perdidos.
Pode ser:
- Single-turn (uma volta)
- Multi-turn (múltiplas voltas)
Protocolos comuns:
- SSI
- CANopen
- Profibus
- Profinet
- EtherCAT
Aplicação Encoder Absoluto
Em geral aplicações que envolvem posicionamento, onde não é admitido perca de posicionamento.
- Servo Motores.
- Motores de Passo.
- Robô Articulado.
- Eixo de Máquina.
- Máquinas CNC.
- Elevadores.
- Sistemas de posicionamento de alta precisão.
Aplicação Encoder Incremental
Aplicações que envolvem controle de velocidade e/ou onde é admitido um referenciamento, caso ocorra queda de energia.
- Inversores de Frequência.
- Sistema de Corte.
- Eixo de Máquina.
- Medição de comprimento.
- Controle de velocidade em esteiras.
- Medição de comprimento em bobinadeiras.
- Contagem de voltas.
- Controle de posicionamento simples.
Principais Especificações Técnicas
Resolução
Medida em PPR (pulsos por revolução) ou bits (no caso de absolutos).
Quanto maior a resolução → maior precisão.
Exemplo:
- 1024 PPR
- 2048 PPR
- 4096 PPR
- 13 bits, 16 bits, etc.
Tipo de saída
- Push-pull
- NPN
- PNP
- Line Driver (TTL/RS422)
Alimentação
- 5V
- 12V
- 24V
Grau de proteção
- IP65
- IP67
- IP68 (ambientes agressivos)
Cuidados na Instalação
- Usar cabo blindado.
- Aterramento correto.
- Evitar proximidade com cabos de potência.
- Fixação mecânica alinhada.
- Configuração correta no CLP ou drive.
Problemas comuns:
- Ruído elétrico
- Contagem errada de pulsos
- Perda de referência
Observações Práticas
A saída do encoder é em alta frequência (resoluções), como visto no post. Ao trabalhar com encoder e CLP, lembre-se de dimensionar a entrada rápida. É possível realizar alguns testes utilizando o multímetro na escala de frequencímetro, mas o ideal é utilizar um osciloscópio analisando a defasagem de cada sinal.
Sempre utilize o manual do fabricante.
Conclusão
O encoder é muito importante na automação industrial pois traz feedbacks confiáveis para manter a operabilidade das linhas de produção. Como visto em nossos exemplos de aplicações, o encoder possibilita o controle e a precisão nos acionamentos de diversos processos industriais e máquinas.
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