Si alguna vegada has tingut curiositat sobre com es mesura la posició, velocitat o direcció en sistemes mecànics o electrònics, segurament t'has topat amb el concepte de codificadors giratoris. Aquests dispositius són essencials en aplicacions industrials, automòbils, dispositius electrònics i fins i tot a la robòtica. La seva capacitat per transformar moviments mecànics en senyals elèctrics els converteix en components clau per a qualsevol sistema de control. Però, què són exactament i quins tipus hi ha? Anem a explorar aquest fascinant tema de manera completa i detallada.
Un codificador giratori, També conegut com codificador, és un dispositiu electromecànic que converteix el moviment rotatori dun eix en senyals elèctrics Aquests senyals poden ser interpretades per sistemes electrònics per a tasques com el càlcul de posició angular, velocitat de rotació i direcció de leix. Depenent del seu disseny, un codificador pot. oferir mesuraments relatius o absoluts, i la seva implementació varia segons les necessitats específiques de l'aplicació.
Quins tipus de codificadors giratoris hi ha?
Els codificadors rotatoris es classifiquen principalment en dos tipus: absoluts i incrementals. Ambdues variants tenen les seves pròpies característiques i aplicacions, que explorem tot seguit.
Codificadors incrementals
Els codificadors incrementals proporcionen informació basada en el canvi de posició relatiu. Cada gir de l'eix genera una sèrie de polsos elèctrics. posició en què estaven en cas de fallada d'alimentació. Això els converteix en una opció econòmica i eficaç per mesurar desplaçaments relatius, però menys adequada si cal informació absoluta de posició des de l'arrencada.
Per interpretar les dades d'un encoder incremental, s'utilitzen dos canals de sortida coneguts com A i B, els quals estan desfasats 90 graus entre si. Aquest desfasament permet també identificar la direcció del moviment, cosa que resulta fonamental per a aplicacions que requereixen control bidireccional.
Codificadors absoluts
Els codificadors absoluts són capaços d'assignar un valor únic i digital a cada posició angular de l'eix. Això vol dir que, fins i tot si es talla l'alimentació, el codificador conserva la informació de posició i la proporciona immediatament en restablir-se l'energia. Això els fa especialment valuosos en entorns industrials, on la precisió i l' fiabilitat són essencials.
Aquests dispositius solen emprar diferents mètodes de sortida, com ara codis binaris o el codi Gray, per evitar errors durant les transicions. A més, poden oferir funcionalitats com la multivolta, que permet mesurar tant la posició dins un gir complet com el nombre de girs realitzats.
Com funcionen els codificadors giratoris?
El principi bàsic d‟un codificador giratori és la detecció del moviment d‟un eix rotatori. Segons el tipus, aquest moviment es converteix en senyals elèctrics mitjançant diverses tecnologies:
- Codificadors òptics: Utilitzen un disc perforat i una font de llum. A mesura que el disc gira, la llum passa a través de les perforacions i és detectada per sensors fotoelèctrics. Depenent de la posició de l'eix, es generen patrons específics de senyals elèctrics.
- Codificadors magnètics: Incorporen un disc magnètic que gira davant d'un sensor d'efecte Hall o magneto-resistiu. Aquests sensors detecten els canvis al camp magnètic i els converteixen en senyals elèctrics.
- Codificadors capacitius: Mesuren canvis en la capacitància causats pel moviment de leix. Són ideals en aplicacions que requereixen alta precisió i resistència a condicions ambientals adverses.
La sortida daquests dispositius pot ser analògica o digital, depenent de laplicació específica. En aplicacions pràctiques, les dades generades pel codificador s'envien a un controlador o microprocessador que interpreta els senyals i els utilitza per a tasques com el control de posició o velocitat.
Aplicacions pràctiques dels codificadors giratoris
Els codificadors giratoris són components fonamentals en una àmplia varietat de sectors. Alguns exemples d'aplicacions inclouen:
- Sistemes de control industrial: Màquines CNC, robots industrials i processos dautomatització.
- Automoció: Monitorització de direcció i sistemes dassistència en vehicles moderns.
- Electrodomèstics: Controls de temporitzadors i perilloses giratòries.
- Robòtica: Seguiment precís de moviments en braços robòtics i sistemes autònoms.
Avantatges de l'ús de codificadors absoluts i incrementals
Cada tipus de codificador té avantatges únics que el fan adequat per a situacions específiques:
- Codificadors absoluts: Destaquen per oferir més precisió en aplicacions crítiques, retenció de posició després de pèrdua d'energia i més facilitat d'integració en sistemes multieix.
- Codificadors incrementals: Són més econòmics i solen ser ideals per a mesuraments relatius i tasques menys crítiques.
Protocols de comunicació i connectivitat
La connexió entre un codificador i el sistema de control depèn en gran mesura del protocol de comunicació. Alguns dels més utilitzats són:
- SSI (Interfície de Sincronització Serial): Ideal per transmetre dades d'alta resolució i precisió.
- Bus CAN: Molt comú en aplicacions automotrius i industrials per la seva robustesa i eficiència.
- BISS: Permet comunicació bidireccional i és adequat per a sistemes que requereixen tant dades absolutes com incrementals.
L'elecció del protocol depèn tant dels requisits de l'aplicació com de l'entorn on s'utilitza el codificador.
Gràcies a la seva capacitat per combinar precisió, fiabilitat i adaptabilitat, els codificadors giratoris han esdevingut elements essencials en camps tan diversos com la robòtica, l'automoció i l'automatització industrial. Sigui quin sigui el tipus de codificador que trieu, és crucial assegurar-vos que s'adapta a les vostres necessitats específiques, garantint un rendiment òptim i una integració fluida amb altres components del sistema.