Encoder Industrial

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Encoder
Mário Anderson de Oliveira, Msc./ UFSC, 2007
ISNTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DO MTISNTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DO MT
EncoderEncoder
Os encoders são transdutores de movimento capazes de
converter movimentos lineares ou angulares em
informações elétricas que podem ser transformadas eminformações elétricas que podem ser transformadas em
informações binárias e trabalhadas por um programa que
converta as informações passadas em algo que possa
ser entendido como distância, velocidade, etc., ,
Encoderod
Os encoders possuem internamente um ou mais discos (máscaras)Os encoders possuem internamente um ou mais discos (máscaras)
perfurado, que permite, ou não, a passagem de um feixe de luz
infravermelha gerado por um emissor que se encontra de um dosinfravermelha, gerado por um emissor que se encontra de um dos
lados do disco e captado por um receptor que se encontra do outro
l d d di t i d i it l t ô ilado do disco, este, com o apoio de um circuito eletrônico gera um
pulso.
A quantidade de pulsos em uma volta, nos encoders rotativos,
demonstra a relação impulso/volta do mesmo. Por exemplo, um
encoder que gera 50 pulsos por volta teria a seguinte relação
angular: 360°/50 pulsos = 1 pulso a cada 7,2°.
Encoderod
Pode-se determinar o sentido da rotação utilizando duas fileiras de
furos uma defasada em 90° em relação à outra, sendo assim em um
sentido a fileira mais próxima do centro estará adiantada em relação àp ç
outra e no sentido inverso ocorre também o inverso.
Encoderod
Incremental
AbsolutoAbsoluto
Encoder Incrementalod
O encoder ótico incremental possui apenas uma trilha com dentes
igualmente espaçados. A posição é determinada pela contagem do
número de dentes que passam na frente de um fotosensor, onde cadaq p
dente representa um ângulo conhecido.
Encoder incrementalEncoder incremental
Encoder incrementalEncoder incremental
O encoder incremental fornece normalmente dois pulsos
quadrados defasados em 90º, que são chamados
usualmente de canal A e canal B A leitura de somenteusualmente de canal A e canal B. A leitura de somente
um canal fornece apenas a velocidade, enquanto que a
leitura dos dois canais fornece também o sentido do
movimento. Um outro sinal chamado de Z ou zero
também está disponível e ele dá a posição absoluta
"zero" do encoder.
Encoder incremental
Encoder incrementalEncoder incremental
A resolução do encoder incremental é dada por
pulsos/revolução (normalmente chamado de PPR), isto é, opulsos/revolução (normalmente chamado de PPR), isto é, o
encoder gera uma certa quantidade de pulsos elétricos por
uma revolução dele próprio (no caso de um encoder rotativo).
Para determinar a resolução basta dividir o número de pulsosç p
por 360º, por exemplo, um encoder fornecendo 1024 pulsos/
l ã i l lé i d º â irevolução, geraria um pulso elétrico a cada 0,35º mecânicos.
Encoder incrementalEncoder incremental
Encoder absolutoEncoder absoluto
Este encoder se diferencia dos outros pois possui váriosEste encoder se diferencia dos outros pois possui vários
sensores óticos que combinados entre si geram um código
bi á i d i ã d dibinário, para cada posição do disco.
O princípio de funcionamento de um encoder absoluto e de um
encoder incremental é bastante similar, isto é, ambos utilizam o
princípio das janelas transparentes e opacas, com estas
interrompendo um feixe de luz e transformando pulsosp p
luminosos em pulsos elétricos
Encoder absolutoEncoder absoluto
Encoder absolutoEncoder absoluto
■ O elemento básico é um disco de vidro estampado por um■ O elemento básico é um disco de vidro estampado por um
padrão de trilhas concêntricas. Vários feixes de luz atravessam
cada trilha para iluminar fotosensores individuaiscada trilha para iluminar fotosensores individuais.
Encoder absolutood b o o
O encoder absoluto possui um importante diferencial emO encoder absoluto possui um importante diferencial em
relação ao encoder incremental: a posição do encoder
incremental é dada por pulsos a partir do pulso zero,
enquanto a posição do encoder absoluto é determinadaenquanto a posição do encoder absoluto é determinada
pela leitura de um código e este é único para cada
posição do seu curso; conseqüentemente os encoders
absolutos não perdem a real posição no caso de umap p ç
eventual queda da tensão de alimentação
Encoder absolutood b o o
O sincronismo e a aquisição da posição no momento daO sincronismo e a aquisição da posição no momento da
variação entre dois códigos tornam-se muito difíceis. Se
nós pegarmos como exemplo dois códigos consecutivos
binários como 7 (0111) e 8 (1000) notaremos que abinários como 7 (0111) e 8 (1000), notaremos que a
variação de zero para um e um para zero ocorre em
todos os bits, e uma leitura feita no momento da transição
pode resultar em um valor completamente errado.p p
Encoder absolutoEncoder absoluto
Encoder absolutood b o o
Para solucionar esse problema é utilizado um códigoPara solucionar esse problema é utilizado um código
binário chamado "Código Gray", que tem a
particularidade de na comutação de um número para
outro somente um bit ser alteradooutro somente um bit ser alterado.
Código GrayCódigo Gray
Converção Gray para binárioConverção Gray para binário
Encoder absolutood b o o
A resolução do encoder absoluto é dada por contagem/revolução,ç p g / ç ,
isto é, se ele tiver no seu disco (encoder rotativo) 12 faixas para o
código Gray, então terá 212 combinações possíveis perfazendo umcódigo Gray, então terá 212 combinações possíveis perfazendo um
total de 4096 combinações. Fazendo algumas contas, concluiremos
que o encoder gera uma combinação de códigos a cada 0 0879º ouque o encoder gera uma combinação de códigos a cada 0,0879 ou
0º8m79s.
Encoder absolutoEncoder absoluto
Os encoders absolutos podem ter sua resolução definida em uma
única revolução (single turn) ou em várias revoluções (multi turn),
ou seja, se um encoder é para uma revolução, a cada revolução o
valor da contagem é reinicializado, ao contrário de um encoder para
várias revoluções onde seu valor só é reinicializado depois de umç p
certo número de voltas.
Encoder absolutoEncoder absoluto
Encoder incrementalEncoder incremental
Como poderão observar, existem resoluções múltiplas de 2 e
também múltiplas de 360, portanto, a escolha de um ou de outrop 3 , p ,
dependerá diretamente da sua aplicação.
Quando o número bits da resolução do encoder não é potência de 2Quando o número bits da resolução do encoder não é potência de 2,
a propriedade de mudar somente um único bit deixa de ser
verdadeira no código Grayverdadeira no código Gray.
Encoder incrementalEncoder incremental
Encoder incrementalEncoder incremental
Como podemos notar na passagem da posição 11 para a posiçãop p g p ç p p ç
0, existe uma mudança de três bits e, como visto anteriormente,
envolve erros de leitura que não são aceitáveis. Com o intuito de nãoenvolve erros de leitura que não são aceitáveis. Com o intuito de não
perder a característica de mudança de somente um bit, é feito um
“off-set” a partir do valor zero que é calculado da seguinte forma:off-set a partir do valor zero, que é calculado da seguinte forma:
N = X - NPOS / 2N X NPOS / 2
onde: N é o valor do off-set.
NPOS é o número de posições do encoder absoluto Para o nosso NPOS é o número de posições do encoder absoluto. Para o nosso 
exemplo temos (Tabela abaixo):
N (X ) / ( 6 ) / N = (X - 12) / 2 = (16 - 12) / 2 = 2. 
X = 2 elevado a 4.
Encoder absolutoEncoder absoluto
AplicaçõesAplicações
- em eixos de Máquinas Ferramentas NC e CNC;
- em eixos de Robôs;
- controle de velocidade e posicionamento de motores elétricos;
- posicionamento de antenas parabólicas, telescópios e radares;p p b , p ;
- mesas rotativas; e
- medição das grandezas acima mencionadas de forma direta ou indireta.
Perguntas ??????