Automação industrial encoders ópticos rotativos

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Automação industrial encoders ópticos rotativos

  1. 1. Automação Industrial: Codificadores Ópticos Rotativos – Optical Rotary Encoders Codificadores Rotativos Ópticos Optical Rotary Encoders Não concordo com o acordo ortográfico09-02-2013 Por : Luís Timóteo 1
  2. 2. Automação Industrial: Codificadores Ópticos Rotativos – Optical Rotary Encoders Automação Um dos primeiros sistemas automáticos que se conhece… Sistema automático de abertura dos portões Heron em Alexandria (10-70 DC).Encoders - Introdução http://www.mlahanas.de/Greeks/HeronAlexandria-Dateien/heron_ani.gif 09-02-2013 Por : Luís Timóteo 2
  3. 3. Automação Industrial: Codificadores Ópticos Rotativos – Optical Rotary Encoders Automação Substituir o homem em tarefas de máquinas.Encoders - Introdução 09-02-2013 Por : Luís Timóteo 3
  4. 4. Automação Industrial: Codificadores Ópticos Rotativos – Optical Rotary Encoders Termos Automação: Sistema, apoiado em computadores, que substitui o trabalho humano em favor da segurança das pessoas, da qualidade dos produtos, da rapidez da produção, da redução dos custos e de uma maior flexibilidade. Controle: Ramo do conhecimento que estuda maneiras sistemáticas de descrever sistemas e de sintetizar acções tais que esses sistemas se comportem de maneira previamente determinada.Encoders - Introdução Fonte: Enciclopédia da Automática Sensor: Um sensor é geralmente definido como um dispositivo que recebe e responde a um estímulo ou um sinal. Normalmente, os sensores são aqueles que respondem com um sinal eléctricos um estímulo ou um sinal. Transdutor: Um transdutor por sua vez é um dispositivo que converte um tipo de energia em outra não necessariamente em um sinal eléctrico. Actuador: converte um sinal eléctrico numa „saída‟ física.  Circuito condicionador de sinais Muitas vezes um sensor é composto de um transdutor e uma parte que converte a energia resultante em um sinal eléctrico ou electrónico. 09-02-2013 Por : Luís Timóteo 4
  5. 5. Automação Industrial: Codificadores Ópticos Rotativos – Optical Rotary Encoders Sensores vs Actuadores.....  Actuadores: dispositivos que modificam a variável controlada. Actuam sobre uma grandeza física do processo, atendendo a comandos que podem ser manuais ou automáticos.  Válvulas, cilindros, relés, motores, solenoides…Encoders - Introdução Sensores: dispositivos sensíveis a alguma forma de energia, relacionada com uma grandeza que se pretende medir. Energia luminosa, térmica, cinética… Intensidade luminosa, temperatura, pressão, velocidade… Controlador: componente que une o resultado da leitura dos elementos sensores com os objectivos de controlo e manipula os elementos actuadores, implementando alguma lógica de controlo. 09-02-2013 Por : Luís Timóteo 5
  6. 6. Automação Industrial: Codificadores Ópticos Rotativos – Optical Rotary Encoders Sinais Analógicos vs Sinais digitais Sinais: Sistema analógico: é um tipo de sinal contínuo que varia em função do tempo. - O mundo é composto por fenómenos analógicos.Encoders - Introdução Sistema digital: é um sinal com valores discretos (descontínuos) no tempo. O que fazemos é representar os fenómenos analógicos de forma digital. 09-02-2013 Por : Luís Timóteo 6 6
  7. 7. Automação Industrial: Codificadores Ópticos Rotativos – Optical Rotary Encoders Controlo Manual Processo: dispositivo ou uma transformação que se deseja controlar. Entrada de Água fria Saída de Água quente Entrada de VaporEncoders - Introdução Medição Correcção Comparação Controlar um processo significa actuar sobre ele, ou sobre as condições a que o processo está sujeito, de modo a atingir algum objectivo. 09-02-2013 Por : Luís Timóteo 7
  8. 8. Automação Industrial: Codificadores Ópticos Rotativos – Optical Rotary Encoders Controlo dinâmico vs controlo lógico. O controlo dinâmico procura estabelecer o comportamento estático e dinâmico dos sistemas físicos, tornando-os mais obedientes aos operadores e mais imunes as perturbações dentro de certos limites. Utiliza medidas das saídas do sistema a fim de melhorar o seu desempenho operacional, através de realimentação negativa (malha fechada), controlo preditivo, não linear, adaptativo, robusto…. Possui um incalculável poder tecnológico, permitindo o aperfeiçoamento de processos, aumento de velocidadeEncoders - Introdução e precisão. É característico da automação industrial de controle de processos (automação continua), sendo tradicionalmente empregado o controle do tipo P + I + D (proporcional + integral + derivativo), entre outras escolhas. Referência Erro Medido Saída do sistema Controlador Sistema Medida da saída Sensor Valor desejado Variável Entradas do Saídas do (para a Variável de Manipulada Processo Processo Processo) Variável de Processo 09-02-2013 Por : Luís Timóteo 8
  9. 9. Automação Industrial: Codificadores Ópticos Rotativos – Optical Rotary Encoders Controlo dinâmico vs controlo lógico. O Controlo lógico complementa os sistemas lógicos permitindo que eles respondam a eventos externos ou internos de acordo com novas regras que são desejáveis de um ponto de vista utilitário. Utiliza sinais sempre discretos em amplitude, geralmente binários, e operações não lineares e se apresenta na forma de circuitos (eléctricos, hidráulicos, pneumáticos, etc. de redes lógicas combinatórias (sem memórias ou temporizações) cujos projectos são construídos com álgebra booleana (descreve, analisa e simplifica as redes com auxilio deEncoders - Introdução Tabelas da Verdade e Diagramas de reles) ou em redes sequenciais (com memória, temporizadores e entrada de sinais em instantes aleatórios) cujo projecto utiliza a teoria dos autómatos finitos, redes de Petri, cadeias de Markov ou em simulações por computador. Os dois tipos de controlo (dinâmico e lógico), são usados em proporções extremamente variáveis, conforme o processo, e misturam-se nos controladores lógicos programáveis (CLPs) e PCs. No entanto, as teorias do controle dinâmico e do controlo lógico desenvolvem-se independentes uma da outra. O controle dinâmico busca evitar a instabilidade do sistema, enquanto o controle lógico procura evitar o conflito ou a parada total da evoluído dos sinais. 09-02-2013 Por : Luís Timóteo 9
  10. 10. Automação Industrial: Codificadores Ópticos Rotativos – Optical Rotary Encoders Controlo dinâmico vs controlo lógico. Controlo dinâmico Controlo lógicoEncoders - Introdução Exemplo de aplicação: botões de segurança numa prensa de Circuito diagrama de enchimento automático de alavanca. tanque. 09-02-2013 Por : Luís Timóteo 10
  11. 11. Automação Industrial: Codificadores Ópticos Rotativos – Optical Rotary Encoders Sensor analógico vs Sensor digital Sensor Analógico: Pode assumir qualquer valor, no seu sinal de saída, ao longo do tempo, desde que esteja dentro da sua faixa de operação. Sensor Digital: Assume apenas 2 valores de saída ao longo do tempo, que podem ser interpretados como 0 e 1.Encoders - Introdução Características Importantes dos sensores Sensibilidade. Exactidão. Precisão. Gama de valores. Velocidade de Resposta. Índice de protecção. Custo. Calibração.  Dimensões.  etc. 09-02-2013 Por : Luís Timóteo 11
  12. 12. Automação Industrial: Codificadores Ópticos Rotativos – Optical Rotary Encoders Codificadores (Encoders) Rotativos O que são? Encoders: são apresentados sob diversas formas - e sob muitos nomes diferentes. Encoder incremental, Encoder Absoluto, Encoder Rotativo, Gerador de Impulsos Rotativo…Encoders - Introdução  São apenas alguns dos nomes mais comuns para a função de medição do Encoder. Comum para todos os codificadores rotativos (também existem codificadores lineares), é que eles rodam e a sua saída é a informação sobre a rotação. Um Encoder ou Codificador Rotativo, é um sensor de posição angular de um veio. Que informações acerca da rotação? Ângulo Incremental. A velocidade média. O ângulo total desde o ponto de índice. Aceleração angular. O número total de voltas. A velocidade instantânea. 09-02-2013 Por : Luís Timóteo 12
  13. 13. Automação Industrial: Codificadores Ópticos Rotativos – Optical Rotary Encoders Codificadores (Encoders) Rotativos O que são? (Cont.)  Ângulo incremental é a mudança desde a última medição. Referência Anterior ÚltimaEncoders - Introdução Ângulo total desde o ponto de referência ( Índice ). Número de Voltas. Contadas desde quando? Contadas em que direção? Movimento acumulado? Movimento em rede? Tudo depende. Não há respostas óbvias para estas perguntas… 09-02-2013 Por : Luís Timóteo 13
  14. 14. Automação Industrial: Codificadores Ópticos Rotativos – Optical Rotary Encoders Codificadores (Encoders) Rotativos O que são? (Cont.)  A velocidade média, é a velocidade (em RPM, RPS, radianos / s ou impulsos / segundo), que se obtém quando se mede por um intervalo de tempo. Que Intervalo? Isso depende. Em um carro que pode ser um minuto. Numa máquina de papel pode ser dez segundos. Depende da aplicação. Não há regras gerais. Ele pode ser atéEncoders - Introdução uma hora. Ou qualquer coisa, realmente. Velocidade instantânea: é a velocidade medida ao longo de um intervalo de tempo infinitamente curto. Matematicamente, a definição é: ω = lim dφ / dt (dt ... 0) O problema é que: quando o tempo fica muito curto, não há impulsos para contar.  Assim, o intervalo é geralmente muito mais do que zero. Geralmente dezenas de milissegundos ou mesmo centenas de milissegundos. 09-02-2013 Por : Luís Timóteo 14
  15. 15. Automação Industrial: Codificadores Ópticos Rotativos – Optical Rotary Encoders Codificadores (Encoders) Rotativos O que são? (Cont.)  A aceleração: é a variação de velocidade entre duas medições. α = lim dω / dt (dt ... 0) O problema com os tempos curtos, fica aqui ainda mais crítico. Isto porque oEncoders - Introdução resultado é a diferença, entre as duas diferenças. Não se pode ter tempos muito curtos ou sua resolução vai-se. Solução: Mais PPR (ou técnicas recíprocas). São utilizados alguns símbolos gregos. Estes são os símbolos mais comuns na Europa, e nos EUA. De notar que estes símbolos e unidades são utilizados para movimento de rotação. O movimento linear usa s, v e a para comprimento, velocidade, e aceleração. O uso padrão é o seguinte: φ é o símbolo de ângulo, graus ou radianos. ω é o símbolo de velocidade, RPM ou rad / s. α é o símbolo para a aceleração, rad/s2. 09-02-2013 Por : Luís Timóteo 15
  16. 16. Automação Industrial: Codificadores Ópticos Rotativos – Optical Rotary Encoders Codificadores (Encoders) Rotativos Porquê Encoders? Os Sistemas de accionamento têm propriedades diferentes. A maioria deles são menos do que o ideai, e necessitam de manter os codificadores a acompanhar a velocidade real dos mecanismos ( motores). Entre as “drives” elétricas AC, umas são assíncronas e outras síncronas, havendo também “drives” DC. A única “drive” que não precisa de um sensor de velocidade é a síncrona. EleEncoders - Introdução sempre fica “locado” á frequência actual da drive, que já é conhecida pelo o inversor. Todas as outras “drives” são mais ou menos imperfeitas. A tolerância de velocidade é em percentagens. É também dependente da carga... 09-02-2013 Por : Luís Timóteo 16
  17. 17. Automação Industrial: Codificadores Ópticos Rotativos – Optical Rotary Encoders Codificadores (Encoders) Rotativos Porquê Encoders? O sensor de velocidade (encoder ou taco gerador) é necessário para dar o “feedback” da velocidade real para o controlador, que ajusta sua saída, para trazer o sistema para a velocidade ajustada (" velocidade de referência ").Encoders - Introdução Usando um bom codificador e um bom sistema de controlo, é possível atingir velocidades com tolerâncias abaixo de 0,01 por cento do valor final. Estática. Contagem dinâmica também. Então precisamos de informações rapidamente. O feedback é necessário uma vez a cada 10 milissegundos, ou muitas vezes ainda mais rápido. 09-02-2013 Por : Luís Timóteo 17
  18. 18. Automação Industrial: Codificadores Ópticos Rotativos – Optical Rotary Encoders Codificadores (Encoders) Rotativos Porquê Encoders? Conclusão Os Codificadores são necessários para medir a velocidade de rotação e / ou o ângulo de rotação. usos principais são: Medição pura para fins de vigilância ou de registo.Encoders - Introdução Como um elemento de feedback para melhorar o desempenho de um motor hidráulico, um motor AC ou DC, em conjugação com um controlador adequado.  Os Codificadores (Encoders) são encontrados em todas as máquinas onde a velocidade é crítica e precisa ser controlada ou supervisionada. 09-02-2013 Por : Luís Timóteo 18
  19. 19. Automação Industrial: Codificadores Ópticos Rotativos – Optical Rotary Encoders Codificadores (Encoders) Rotativos O que são Encoders?Encoders 09-02-2013 Por : Luís Timóteo 19
  20. 20. Automação Industrial: Codificadores Ópticos Rotativos – Optical Rotary Encoders Classificação de Encoders Rotativos Tipos de Encoders mais usuais Magnéticos Ópticos Rotativos Absolutos Incrementais Resistivos Magneto-Resistivos Com veio Sem veioEncoders  O coração de um codificador é a maneira que ele fornece informações - que é o sistema do codificador. O sistema do codificador toma a informação da posição e de velocidade e, em seguida, fornece um sinal que é enviado para a aplicação. O tipo de sistema é classificado pelo método como a informação de controle é determinada. Existem duas categorias principais: Codificadores ópticos, e os codificadores magnéticos. 09-02-2013 Por : Luís Timóteo 20
  21. 21. Automação Industrial: Codificadores Ópticos Rotativos – Optical Rotary Encoders Classificação de Encoders  Os Sensores rotativos (Encoders), fornecem informações críticas (feedback), aos sistemas de controlo de accionamento do motor na actuação duma máquina CNC (fresa), em elevadores, etc,.. Em eixos rotativos:  Direcção. CNC - Computer Numerical Control  Rotação.  Posição. SSI - Synchronous Serial Interface  Velocidade. R/D interface – Resolver/Digitar interface  Comutação.  Codificadores (Encoders) e Resolvers são os dois tipos mais populares de sensores rotativos. Muitas vezes os termos são usados ​como sinónimos, mas eles são muito diferentes!  Os Encoders são digitais por natureza, os Resolvers são analógicos.  Encoders contêm parte electrónica enquanto Resolvers exigem uma interface R / D externo. Excepção é codificador de fibra óptica que é passivo).Encoders  Encoders podem ser internamente ópticos ou magnéticos, mas as opções de saída são as mesmas (incremental, SSI, analógico, Fieldbus, etc).  Potenciómetros são outro tipo de sensor rotativo, mas é pouco considerado devido a preocupações de fiabilidade.  RVDTs, e sistemas sincro, também são outra possibilidade. 09-02-2013 Por : Luís Timóteo 21
  22. 22. Automação Industrial: Codificadores Ópticos Rotativos – Optical Rotary Encoders Tipos de Encoders Rotativos Codificadores Mecânicos: Muito baixo custo, baixa resolução. Geram código de saída, abrindo ou fechando um circuito (On/Off) . Na maioria das vezes utilizado como painel de controlo, como o volume de um rádio de carro. Codificadores Ópticos: Baixo a alto custo, codificadores de baixa para alta resolução que geram código de saída através de luz de infravermelhos e fototransistor. É o tipo mais comum de codificador rotativo, sendo utilizados como painel controlo em aplicações de precisão ou construídos em dispositivos eletrónicos de controlo de movimento. Codificadores Magnéticos: codificadores de resolução média, de custo médio alto custo, que geram o código de saída por detecção de alterações nos campos de fluxo magnético. AEncoders maioria das vezes é utilizado em ambientes adversos. Resistente a contaminantes no ar. 09-02-2013 Por : Luís Timóteo 22
  23. 23. Automação Industrial: Codificadores Ópticos Rotativos – Optical Rotary Encoders Tipos de Encoders Rotativos (Cont.) Codificadores de fibra óptica: São codificadores de alto custo e de alta resolução que geram o código de saída usando um laser e fototransistor. Mais frequentemente são utilizados em aplicações à prova de explosão, onde existam gases extremamente inflamáveis. Codificadores capacitivos: São codificadores de baixo custo, de baixa a alta resolução, que geram o código de saída através da detecção de mudanças na sua capacitância, utilizando um sinal de referência de elevada frequência. são relativamente novos em comparação com os outros tipos de codificadores rotativos. A tecnologia tem sido usada há anos em paquímetros digitais e provou ser altamente confiável e precisa.Encoders 09-02-2013 Por : Luís Timóteo 23
  24. 24. Automação Industrial: Codificadores Ópticos Rotativos – Optical Rotary Encoders Classificação do Encoders ópticos Um codificador óptico (encoder), é um dispositivo electromecânico usado para fornecer feedback de sinais para aplicações de controlo de movimento. Comparador Energia Referência Erro Controlador Actuador Variável Manipulada Sensor Processo Feedback Variável Interferência Variável a Controlada Medir Estes sinais de feedback podem representar os seguintes tipos de Motor DC informações sobre os mecanismos : Motor Linear • Sentido de rotação. • Posição.Encoders Carreto • Velocidade. Disco Rotativo Cremalheira 09-02-2013 Por : Luís Timóteo 24
  25. 25. Automação Industrial: Codificadores Ópticos Rotativos – Optical Rotary Encoders Classificação do Encoders ópticos Carga Para controlo da posição, a melhor localização para o dispositivo de retorno (feedback), é na carga. Os erros de posição criados pelas engrenagens mecânicas e pelas variações ou deslizamento das cargas poderão assim ser eliminados. Codificador Reflectivo Motion feedback Comparador Energia Referência Erro Controlador ActuadorEncoders Variável Manipulada Sensor Feedback Processo Variável Interferência Variável a Controlada Medir 09-02-2013 Por : Luís Timóteo 25
  26. 26. Automação Industrial: Codificadores Ópticos Rotativos – Optical Rotary Encoders  Encoders ópticos Rotativos Composição Basicamente os “Encoders” ópticos têm 4 elementos principais: +5V 2 Sensor de luz 4 1 Circuito Fonte Condicionador de Luz de Sinais 3 Disco Óptico Sensores e Transdutores Ópticos Principal característica: Ausência de cabos metálicos eEncoders outras ligações físicas entre transmissão e recepção de sinais. Aplicações: contagem de peças, medição de velocidade, medição de deslocamento, sistemas de segurança, comunicação de dados entre muitos outros. 09-02-2013 Por : Luís Timóteo 26
  27. 27. Automação Industrial: Codificadores Ópticos Rotativos – Optical Rotary Encoders  Encoders ópticos Rotativos Composição e funcionamento 1 A fonte de luz: é tipicamente um diodo emissor de luz (LED). Em vez de produzir uma luz visível para os seres humanos, transmite normalmente luz infravermelha (IR). 2 Sensor de luz: O sensor de luz é um fototransistor. Uma vez que o sensor é sensível á energia infravermelha emitida pela fonte de luz, a luz ambiente tem um efeito mínimo sobre o sensor. Disco Codificado 3 Disco óptico: O disco é colocado entre a fonte de luz e o sensor. Ele está ligado ao veio a ser medido, de modo que o Veio a medir eixo e o disco rodam em conjunto. Fotosensor À medida que o disco é rodado, alternadamente aEncoders luz passa através das aberturas translúcidas ou é bloqueada pelas regiões opacas entre as ranhuras. Fonte LED Área transparente Área opaca 09-02-2013 Por : Luís Timóteo 27
  28. 28. Automação Industrial: Codificadores Ópticos Rotativos – Optical Rotary Encoders  Encoders ópticos Rotativos Composição e funcionamento (Cont.) +5V 4 O circuito condicionador de sinais: consiste de uma resistência de carga e um schmitt trigger. R - de Carga O fototransistor está ligado a um circuito 5V condicionador de sinais. 0V 0V 0V Schmitt Trigger Fototransistor Com luz presente: Quando a luz passa através de uma ranhura do disco, ocorrem as seguintes condições:Encoders O transistor é ligado. Uma vez que tem resistência mínima, a queda de tensão através do transistor está próximo de 0 volts. O potencial de 0 volts no colector do transistor é alimentado para a entrada da báscula Schmitt, o que resulta num potencial de 0-volts na sua saída.  Aproximadamente os + 5 volts da fonte de alimentação caiem sobre o resistência de carga. 09-02-2013 Por : Luís Timóteo 28
  29. 29. Automação Industrial: Codificadores Ópticos Rotativos – Optical Rotary Encoders  Encoders ópticos Rotativos Composição e funcionamento (Cont.) +5V R - de Carga 0V 5V 5V 0V 0V 5V 5V 0V Schmitt Trigger Com luz bloqueada: Fototransistor Quando a luz é bloqueada pela área opaca entre as ranhuras, ocorrem as seguintes condições: O transistor fica totalmente no corte. Uma vez que actua como uma resistência infinita, aEncoders queda de tensão através do transistor é perto de +5 volts. O potencial de +5 volts no colector do transistor, é alimentada para a entrada da báscula Schmitt, o que resulta num potencial de +5 volts na sua saída. Perto de 0 volts caiem sobre a resistência de carga, uma vez que não circula qualquer corrente por ela. 09-02-2013 Por : Luís Timóteo 29
  30. 30. Automação Industrial: Codificadores Ópticos Rotativos – Optical Rotary Encoders  Encoders ópticos Rotativos Composição e funcionamento (Cont.) +5V Schmitt Trigger Fototransistor Schmitt Trigger:Encoders A báscula Schmitt Trigger converte os impulsos do fototransistor em ondas quadradas exigidas pelos dispositivos de computação que recebem o sinal de ”feedback” , nos sistemas em anel fechado… 09-02-2013 Por : Luís Timóteo 30
  31. 31. Automação Industrial: Codificadores Ópticos Rotativos – Optical Rotary Encoders  Encoders ópticos Rotativos Princípios de funcionamento Um disco ligado ao veio a ser medido, é colocado entre a luz fonte e um sensor. Disco Como giram juntos, impulsos Codificado de luz do emissor, atingem o sensor de cada vez que uma ranhura no disco está alinhada com o feixe de luz. Cada Conjunto sensor de luz impulso de luz é convertido Eixo a medir num impulso electrónico pelo condicionador de sinais. Há dois tipos de codificadores ópticosEncoders (Encoders): Áreas opacas/transparentes  Incremental e Absoluto. Fonte emissora de luz LED/IR 09-02-2013 Por : Luís Timóteo 31
  32. 32. Automação Industrial: Codificadores Ópticos Rotativos – Optical Rotary Encoders Encoders Ópticos Rotativos Circuito Condicionador de sinais (PCB) Princípios de funcionamento LED fonte de Célula Máscara LED fonte de luz Fotodetectora estacionária luz Disco Code rotativo Máscara estacionária Codificador Óptico Incremental Célula Fotodetectora A maioria dos Encoders incrementais e Disco Code absolutos usam técnicas semelhantes de rotativo escaneamento óptico. A luz emitida por um Codificador Óptico Absoluto LED passa através de um disco rotativo e uma máscara estacionária, para produzir uma Os Codificadores absolutos são saída electrónica, a partir de um agrupamento semelhantes aos Encoders incrementais de fotodiodos, de acordo com o padrão do com duas importantes excepções: cada disco. Os Encoders incrementais têm umEncoders posição de um dispositivo absoluto é conjunto de faixas para a contagem, e outra única, e estes dispositivos não perdem a para a comutação opcional. O número de posição quando a alimentação é removida. pares de áreas transparentes e opacas espaçadas igualmente em torno da borda do disco corresponde à resolução do codificador. 09-02-2013 Por : Luís Timóteo 32
  33. 33. Automação Industrial: Codificadores Ópticos Rotativos – Optical Rotary Encoders  Encoders ópticos Rotativos Diagrama de um “Encoder” óptico 2 5 1. 2. Conjunto do eixo e rolamentos, Disco de impulsos (código), 3. Fonte de luz – LED ou IR, 1 4. Grelha diafragma, 5. Circuito fotodiodo/codificação e Acond .sinais 6 6. Conector. Disco incremental 3 4 5 3 5 4Encoders 6 1 2 09-02-2013 Por : Luís Timóteo 33 33
  34. 34. Automação Industrial: Codificadores Ópticos Rotativos – Optical Rotary Encoders Encoders ópticos Encoder Incremental Também conhecido como codificador de quadratura ou codificador rotativo relativo, é o mais simples dos dois sensores ópticos de posição. A sua saída é uma série de impulsos de onda quadrada, gerada por uma célula fotoeléctrica, através do disco codificado, com linhas na sua superfície, espaçadas uniformemente, com transparência (ou reflectora),e escuro, chamadas segmentos, que se move ou roda frente a um feixe de luz. O mais simples Encoder incremental é chamado de um tacómetro. Ele tem uma saída de onda quadrada e é frequentemente usado em aplicações unidireccionais em que só a posição básica relativa ou a informação da velocidade é necessária. O codificador produz um fluxo de impulsos de onda quadrada, que, quando contados, indica a posição angular do eixo de rotação. Os Encoders incrementais têm duas saídas separadas chamadas "saídas de quadratura". Estas duas saídas estão deslocadas em 90 ° entre si, com o sentido de rotação do veio a ser determinado a partir da sequência de saída.Encoders O número de segmentos transparentes e escuros (faixas ou ranhuras) no disco, determina a resolução do dispositivo, e aumentando o número de linhas do padrão aumenta a resolução por grau de rotação. Discos codificadores típicos têm uma resolução de até 256 impulsos ou 8-bits por rotação. 09-02-2013 Por : Luís Timóteo 34
  35. 35. Automação Industrial: Codificadores Ópticos Rotativos – Optical Rotary Encoders Encoders Ópticos Rotativos Encoder Incremental Um disco ligado ao veio a ser medido, é colocado entre a luz fonte e um sensor. Disco Codificado Conjunto sensor de luz Eixo a medir Como giram juntos, impulsos de luz do emissor, atingem o sensor de cada vez que uma ranhura no disco está alinhadaEncoders com o feixe de luz. Cada Áreas opacas/transparentes impulso de luz é convertido num impulso electrónico pelo Fonte emissora de luz condicionador de sinais. LED/IR 09-02-2013 Por : Luís Timóteo 35
  36. 36. Automação Industrial: Codificadores Ópticos Rotativos – Optical Rotary Encoders Encoders ópticos Encoder Incremental Um disco de um “Encoder” incremental é mostrado na sua forma mais simples. As ranhuras (sectores) na sua pista são colocadas de forma muito precisa ao redor do exterior do disco. Uma vez que as ranhuras têm a separação de 1º, então, o disco ao rodar produzirá 360 impulsos por cada volta completa. Diz-se então que a resolução é de 1 impulso por grau. Quanto mais ranhuras, maior resolução. O número de impulsos entrados num contador digital, determina o número de graus que o disco rodou.Encoders Uma única ranhura, colocada na parte externa (ou interna) do disco, fornece um impulso de indexação que desempenha duas funções. • Ela indica cada rotação completa. • Ela pode ser usada como ponto de referência ou posição de repouso. 09-02-2013 Por : Luís Timóteo 36
  37. 37. Automação Industrial: Codificadores Ópticos Rotativos – Optical Rotary Encoders Encoders Ópticos Rotativos Encoder Incremental Os codificadores de urna só faixa, são normalmente usados para medir as RPMs (rotações por minuto), de um dispositivo rotativo. A velocidade pode ser determinada de duas formas: -Medindo o intervalo de tempo entre impulsos, ou -Contando o n° de impulsos num período de tempo. A desvantagem de um encoder incremental é que ele não pode fornecer uma medida de posicionamento absoluto após o codificador ser desligado assim como em direcção . Vamos supor que a posição do eixo é de 47 graus, quando é aplicada a energia. O contador mostrará um numero aleatório. Para determinar a posição, é necessário para ir para a posição de referência, e fazer um Reset ao contador, antes de usar o codificador Condicionador deEncoders para posicionamento. Sinais POWER POWER HOME RESET OFF ON 09-02-2013 Por : Luís Timóteo 37
  38. 38. Automação Industrial: Codificadores Ópticos Rotativos – Optical Rotary Encoders Encoders ópticos Encoder Incremental A resolução pode ser melhorada: A frequência dos impulsos é directamente proporcional ao número de rotações no intervalo de tempo, e ao número de ranhuras ao longo do disco. Aumentando o número de faixas (Bits), também se conseguem melhores resoluções . Com 720 ranhura teremos uma resolução de meio grau. o o 360 360 Resolução 0,5 Graus N º de Ranhuras 720 Adicionar mais ranhuras (sectores), no entanto é limitado pelo tamanho físico doEncoders disco. O mesmo acontece com o aumento do número de faixas (Bits)… ou aplicar métodos de extrapolação em quadratura… 09-02-2013 Por : Luís Timóteo 38
  39. 39. Automação Industrial: Codificadores Ópticos Rotativos – Optical Rotary Encoders Encoders Ópticos Rotativos Encoder Incremental – Modo em quadratura Melhoria da Resolução: Os Encoders possuem internamente um ou mais discos (máscaras) perfuradas, que permitem, ou não, a passagem de um feixe de luz infravermelha ou outra, gerado por um emissor que se encontra de um dos lados do disco, e é captado por umEncoders - Introdução receptor que se encontra do outro lado do disco, este, com o apoio de um circuito electrónico gera um impulso. Desta forma, a velocidade ou o posicionamento é registado, contando-se o número de impulsos gerados. A quantidade de impulsos numa volta, nos Encoders rotativos, demonstra a relação impulso/volta do mesmo. Quanto maior for esta relação maior é a precisão obtida. Por exemplo, um encoder que gera 50 impulsos por volta teria a seguinte relação angular: 360°/50 pulsos = 1 impulso a cada 7,2°. Pode-se determinar o sentido da rotação utilizando duas faixas de ranhuras, uma desfasada em 90° em relação à outra, sendo assim num sentido a fileira mais próxima do centro estará adiantada em relação à outra e no sentido inverso ocorre também o inverso. 09-02-2013 Por : Luís Timóteo 39
  40. 40. Automação Industrial: Codificadores Ópticos Rotativos – Optical Rotary Encoders Encoders ópticos Encoder Incremental – Modo em quadratura Uma maneira de determinar o sentido é adicionando uma segunda faixa. Duas faixas, chamadas de A e B, fornecer o trem de pulsos que indica deslocamento. Cada faixa utiliza uma fonte de luz separada e sensor. Ao discos incrementais são simples, tendo apenas uma faixa compartilhada por dois sensores. Os sensores são montados assim, e os seus sinais em quadratura, estão 90° desfasados um do o outro. Uma ranhura índice especial fornece uma referência fixa para a posição do eixo de partida. As faixas estão em quadratura, o que significa que estão desfasadas de 90º. 0 resultado é que são produzidas duas ondas quadradas contínuas, desfasadas de 90º, uma por cada faixa, á medida que o codificador roda.Encoders 09-02-2013 Por : Luís Timóteo 40
  41. 41. Automação Industrial: Codificadores Ópticos Rotativos – Optical Rotary Encoders Encoders ópticos Encoder Incremental – Modo em quadratura Cada impulso do canal A ou B aumenta Canal Z o contador em um, quando o codificador está girando no sentido anti- horário e reduz em um, quando ele está Canal A girando no sentido horário. A contagem de impulsos pode ser convertida em distância a partir da relação entre o veio do codificador que está acoplado ao veio mecânico, convertendo o Canal B movimento do codificador rotativo em medidas lineares. Através de um método conhecido como descodificação em quadratura, como veremos adiante, podemos detectar numa rotação,2.000 impulsos a partir de um codificador de 500 CPR. Um impulso do Canal A ou B representa 1/2000 de uma revolução ou 0,18 ° de rotação. O impulso canal de índice (Z), ocorre apenas uma vez por volta. Muitas vezes, o canal de índice é usado para inicializar a posição do eixo do codificador . Um motor gira o codificador até que o canal índice de éEncoders detectado como um ponto de partida ou referência, donde qualquer processo automatizado pode começar. O número de voltas completas que o Encoder rodou, pode ser lida e gravada. O contador acrescenta uma volta, quando o índice ocorre durante a rotação anti-horário e subtrai um por sua vez quando ela ocorre durante a rotação no sentido horário. Adicionando a contagem de voltas ao número de impulsos, consegue-se uma informação precisa e completa das rotações. 09-02-2013 Por : Luís Timóteo 41
  42. 42. Automação Industrial: Codificadores Ópticos Rotativos – Optical Rotary Encoders Encoders Ópticos Rotativos Encoder Incremental – Modo em quadratura Os Codificadores de quadratura combinam a saída de dois canais de detecção, A e B, produzindo um sinal que regista movimentos quatro vezes menores do que o ciclo de um disco de só uma linha A padrão. A saída de um codificador de quadratura é constituída por dois B sinais de detecção de faixas designadas A e B, e um terceiro sinal, Z, que corresponde a uma referência ou a posição zero. Z Um codificador de quadratura diferencial também produz os sinais complementares (inversos), para serem usados (no ponto de destino) como termo de comparação com os sinais A* originais, minimizando assim os erros de transmissão. B* Z*Encoders 09-02-2013 Por : Luís Timóteo 42
  43. 43. Automação Industrial: Codificadores Ópticos Rotativos – Optical Rotary Encoders Encoders Ópticos Rotativos Encoder Incremental – Modo em quadratura Os Encoders possuem internamente um ou mais discos (máscaras) perfurados, que permitem, ou não, a passagem de um feixe de luz infravermelha, gerado por um emissor que se encontra de um dos lados do disco e é captado por um receptor que se encontra do outro lado do disco, este, com o apoio de um circuito eletrônico gera um impulso. Máscara Canal A Canal B LED Emissor Canal Z Conjunto FotodetectorEncoders Disco Transparente Eixo Graduações Opacas/transparente 09-02-2013 Por : Luís Timóteo 43
  44. 44. Automação Industrial: Codificadores Ópticos Rotativos – Optical Rotary Encoders Encoders ópticos Encoder Incremental – Modo em quadratura As faixas estão em quadratura, o que significa que estão desfasadas de 90º. 0 resultado é que são produzidas duas ondas quadradas contínuas, desfasadas de 90º, uma por cada faixa, á medida que o codificador roda. Assim Ou Assim: ZEncoders 09-02-2013 Por : Luís Timóteo 44
  45. 45. Automação Industrial: Codificadores Ópticos Rotativos – Optical Rotary Encoders Encoders Ópticos Rotativos Tipos de Sensores Ópticos Sensor de Ruptura de Feixe: Um sensor comum é o de ruptura-de-feixe. Nesta configuração o emissor e o receptor são empacotados separadamente. O emissor emite a luz através de um espaço e o receptor detecta a luz do outro lado. Se o produto passar entre o emissor e o receptor, a luz pára de bater no receptor, dizendo ao sensor que um produto está interrompendo o feixe. Esta é provavelmente a modalidade de detecção mais confiável para objetos opacos (não transparentes). LED Disco FotodetectoresEncoders PCB 09-02-2013 Por : Luís Timóteo 45
  46. 46. Automação Industrial: Codificadores Ópticos Rotativos – Optical Rotary Encoders Encoders Ópticos Rotativos Tipos de Sensores Ópticos Sensores de Reflexão: Um dos tipos mais comuns de sensores óticos é o tipo reflexivo ou de reflexão difusa. O emissor e o receptor de luz são encapsulados na mesma peça. O emissor emite a luz, que incide no produto a ser detectado. A luz refletida retorna ao receptor onde é detectada (figura abaixo). Os sensores reflexivos têm menor poder de detecção (alcance) do que outros tipos de sensores óticos porque dependem da luz refletida no produto. No entanto são mais compactos e de menores dimensões. PCBEncoders Disco LED 09-02-2013 Por : Luís Timóteo 46
  47. 47. Automação Industrial: Codificadores Ópticos Rotativos – Optical Rotary Encoders Encoders Ópticos Rotativos Encoder Incremental: Princípio de funcionamento Foto receptores Máscara Lente IREDEncoders Disco de vidro Marca de graduado referência 09-02-2013 Por : Luís Timóteo 47
  48. 48. Automação Industrial: Codificadores Ópticos Rotativos – Optical Rotary Encoders Encoders Ópticos Rotativos Encoder Incremental – Descodificação em quadratura Circuito de descodificação para a obtenção de contagem para up / Down dos impulsos (Anti/horário).Encoders 09-02-2013 Por : Luís Timóteo 48
  49. 49. Automação Industrial: Codificadores Ópticos Rotativos – Optical Rotary Encoders Encoders Ópticos Rotativos Encoder Incremental – Descodificação em quadratura Quando um codificador por especificação tem 500 CPR (ranhuras por rotação), isso significa que cada canal codificador produz 500 impulsos de onda quadrada em uma volta completa. Uma vez que cada ciclo representa quatro estados discretos diferentes, a resolução do Encoder pode ser aumentada de quatro vezes através da descodificação em quadratura. Assim, 2000 PPR (impulsos por revolução) podem ser obtidos a partir de 500 CPRs (ciclos por revolução) do codificador. Isto é importante para aplicações de alta precisão. A resolução máxima para um codificador de quadratura com CPR 500 sem descodificação seria 360 ° ÷ 500 = 0,72 °. Com decodificação de quadratura, o mesmo codificador atinge uma resolução quatro vezes mais fina, 360 ° ÷ 2000 = 0,18 °.Encoders Em cada ciclo de onda quadrada de um codificador de dois canais, existem quatro estados discretos. As quatro linhas a tracejado na Figura acima, representam um ciclo de onda quadrada. "Quadratura" O termo deriva do latim “quarter” que significa "quatro vezes." 09-02-2013 Por : Luís Timóteo 49
  50. 50. Automação Industrial: Codificadores Ópticos Rotativos – Optical Rotary Encoders Encoders Ópticos Rotativos Encoder Incremental – Modo em quadratura Melhoria da resolução: factor de interpolação Incorporando um factor de interpolação, que incorpora os modos de quadratura. Num codificador de duas faixas, há três modos de quadratura: X1, X2, e X4. o “X” representa multiplicação. Aqui está um exemplo de como a resolução pode ser aumentada, usando o método do Modo em quadratura. Área opaca Ranhura Modo X1 transparente ou Modo X2 Modo X4 reflectora No modo de X1, os circuitos apenas detectam as transições ↑ na faixa A. PorEncoders conseguinte, o número de impulsos produzido numa rotação, é igual ao número de ranhuras No faixa A.de X2, os circuitos detectam as transições ↑ e ↓da faixa A . Assim, um disco com da modo 500 ranhuras, irá produzir 1000 contagens por rotação. No modo de X4, os circuitos detectam as transições ↑ e ↓da faixa A e da faixa B. Portanto, um disco de um codificador com 500 ranhuras, vai produzir 2.000 contagens por rotação. 09-02-2013 Por : Luís Timóteo 50
  51. 51. Automação Industrial: Codificadores Ópticos Rotativos – Optical Rotary Encoders Encoders Ópticos Rotativos Encoder Incremental – Modo em quadratura Melhoria da resolução : factor de interpolação Existe uma velocidade máxima a que um codificador incremental pode operar. Esta limitação é baseada em dois fatores: A velocidade com que o sensor de luz (fototransistor) pode ligar e desligar, A Rapidez com que o circuito de acondicionamento de sinais pode responder á frequência dos impulsos. A seguinte fórmula calcula a frequência produzido por um codificador incremental: Onde: f - Número de contagem por segundo S = Número de ranhuras numa faixa, S IF RPM IF = Factor de interpolação. f 60 - Constante numérica (segundos/minuto). 60 Suponha que um codificador incremental de dupla faixa com 500 ranhuras por faixa, está girando a 4000 rpm. Se ele opera com um factor de interpolação de 4, quantas contagensEncoders faz por segundo? S IF RPM 500 4 4000 f 133,333 c / s 60 60 09-02-2013 Por : Luís Timóteo 51
  52. 52. Automação Industrial: Codificadores Ópticos Rotativos – Optical Rotary Encoders Encoders Ópticos Rotativos Encoder Incremental – Modo em quadratura Detecção da direcção: Sensor B Canal A avançado em relação ao canal B Sensor A Neste exemplo, o canal A lidera B, ou seja, o canal A emite um sinal, antes do canal B. Isto indica que o eixo de rotação é no sentido anti-horário. Sensor B Canal B avançado em relação ao canal A Sensor AEncoders Neste exemplo, o canal B lidera A, ou seja, o canal B emite um sinal, antes do canal A. Isto indica que o eixo de rotação é no sentido horário. A detecção da direcção do eixo é muito útil e importante para algumas aplicações. Num rádio, o sentido de rotação do botão de volume “diz” ao circuito de recepção que deve aumentar ou diminuir o volume. Num equipamento industrial, o sentido de rotação é detectado e parado quando um número pré-definido de impulsos for recebido numa determinada direcção. 09-02-2013 Por : Luís Timóteo 52
  53. 53. Automação Industrial: Codificadores Ópticos Rotativos – Optical Rotary Encoders Encoders Ópticos Rotativos Encoder Incremental – Modo em quadratura Detecção da direcção: LED Fotosensor Máscara Disco RanhuraEncoders cw A cw B 09-02-2013 Por : Luís Timóteo 53
  54. 54. Automação Industrial: Codificadores Ópticos Rotativos – Optical Rotary Encoders Encoders ópticos Encoder Incremental : Tipos  Dois tipos  Offset sensor  Um único disco com janelas opacas e transparentes de mesmo tamanho.  Dois sensores de fotodiodo, colocados no mesmo lado com um quarto de distância entre impulsos (quadratura).  Offset track  Dois discos iguais, cada um com janelas e regiões opacas, colocados frente um para o outro com alinhamento desfasado de um quarto de distância entre impulsos (Máscara -quadratura).Encoders  Referência adicional fotossensora, perto do centro da periferia do disco, para iniciar a contagem. 09-02-2013 Por : Luís Timóteo 54
  55. 55. Automação Industrial: Codificadores Ópticos Rotativos – Optical Rotary Encoders Encoders ópticos Encoder Incremental : Tipos 2 1 Pick-off Pick-off 1 Configuração offset sensor. Disco Codificado 2 Configuração offset track. 90º V1 Marca de Referência V2 t V1 90º t t Ref Reference pulse Pick-off tEncoders 09-02-2013 Por : Luís Timóteo 55
  56. 56. Automação Industrial: Codificadores Ópticos Rotativos – Optical Rotary Encoders Encoders Ópticos Rotativos Encoder Incremental – Informação da velocidade Os Codificadores podem detectar a velocidade, quando o número de impulsos de saída é contada num período de tempo especificado. O elemento tempo é tipicamente fornecido por um oscilador interno ou um relógio. O número de impulsos por rotação deve também ser conhecido. C t A equação para calcular a velocidade é: rpm = ÷ Onde: PPR 60 rpm -Rotações por minuto. C - Número de impulsos a contar. t - Intervalo de tempo de contagem. PPR - Impulsos por rotação (ranhuras) ou CPR. 60 - Coeficiente númerico (por minuto). Exemplo: Se 60 impulsos foram contados em 10 segundos a partir de um codificador de 360 PPRs, qual a velocidade?Encoders 60 ÷ 10 = 0.1666 ÷ 0.1666 = 1 rpm Resolução: rpm = 360 60 Toda a contagem de tempo, e os cálculos podem ser feitos em tempo real por via electrónica e utilizada para monitorizar ou controlar a velocidade. 09-02-2013 Por : Luís Timóteo 56
  57. 57. Automação Industrial: Codificadores Ópticos Rotativos – Optical Rotary Encoders Encoders Ópticos Rotativos Encoder Incremental – Informação da distância Os Codificadores podem detectar a distância percorrida em função do número de impulsos contados. Na maioria das aplicações, o movimento rotativo é convertido em percurso linear pelos componentes mecânicos, como roldanas, engrenagens de accionamento e rodas de tracção. No caso de uma mesa de corte, se o diâmetro da roda de tracção e o PPR do codificador são conhecidos, o percurso linear pode ser calculado: Onde: C - Número de impulsos a contar. C = L ÷ ( * D) * PPR L - Comprimento do corte. D - Diâmetro da roda de tracção. PPR - Impulsos por rotação (ranhuras) ou CPR. Exemplo: Para um comprimento de corte desejado, de 12 ", assumindo que o diâmetro da roda de tracção é de 8" e um codificador de 2000 PPRs: Resolução: C = 12 ÷ (3.142 * 8) * 2000 = 955Encoders A Contagem de impulsos para conseguir alcançar o desejado percurso linear pode ser calculada de uma forma semelhante para os dispositivos que usam deslocamentos em parafusos de esfera, engrenagens ou polias, para converter o movimento rotativo em percurso linear. 09-02-2013 Por : Luís Timóteo 57
  58. 58. Automação Industrial: Codificadores Ópticos Rotativos – Optical Rotary Encoders Encoders Ópticos Rotativos Encoder Incremental – Posição angular e Resolução Para determinar θ, temos a contagem de impulsos C, contagem máxima PPR, correspondendo a θmax ao maior deslocamento. θ = C. θmax /PPR Se usarmos um contador digital de resolução de n bits, temos:Encoders - Introdução PPR = 2 n-1, incluindo 0. PPR= 2 n-1 – 1, excluindo 0. A resolução R depende , número de ranhuras PPR, e do número de bits n utilizados para representar as contagens.  Com dois sensores a diodos, e com o circuito de detecção de subidas de impulsos, temos: (R) =Δθp = 3600/ 4PPR …. Puramente mecânico. (R) = Δθd = 3600 / 2n …… Puramente digital. 09-02-2013 Por : Luís Timóteo 58
  59. 59. Automação Industrial: Codificadores Ópticos Rotativos – Optical Rotary Encoders Encoders Ópticos Rotativos Encoder Incremental – Posição angular e Resolução  Contagem de impulsos Ciclo de amostragem (clock)  Número de impulsos, n durante o período de amostragem T, do processador digital (n tem maior frequência)  tav = T /n,Encoders - Introdução  trevl = PPR.T/n, para PPR ranhuras. T  ω = θ / t = 2πn / PPR.T  N/A em baixas velocidades. n tav=T/n  Resolução Cadeia de impulsos  Δωc =2π/PPR.T  Mais PPR e menos T aumentam a resolução. 09-02-2013 Por : Luís Timóteo 59
  60. 60. Automação Industrial: Codificadores Ópticos Rotativos – Optical Rotary Encoders Encoders Ópticos Rotativos Encoder Incremental – Posição angular e Resolução (Cont.) Cadeia de impulsos  Tempo de impulso  m clocks por ranhura ou por 1contagem.  tsimples = m*t = m / f , onde f é a frequência do clock (tempo de 1 impulso).  trevl =PPR.m / f tsimples = m*t  ω = θ / t = 2πf / PPR  N/A em altas velocidades.  Δωc =PPR.ω2/2πf t mEncoders clock  Mais PPR, e ω reduzem a resolução.  Mais frequência de clock, aumenta a resolução. 09-02-2013 Por : Luís Timóteo 60
  61. 61. Automação Industrial: Codificadores Ópticos Rotativos – Optical Rotary Encoders Encoders Ópticos Rotativos Faixa A Faixa B Encoder Incremental Disco incremental de 2 faixas Padrões das faixas do disco code Incremental Faixa ZEncoders Saída do canal A Saída do canal B Da esquerda para a Da direita para a direita esquerda Desfasamento de 90º 09-02-2013 Por : Luís Timóteo 61
  62. 62. Automação Industrial: Codificadores Ópticos Rotativos – Optical Rotary Encoders Encoders Ópticos Rotativos Encoder Incremental Composição Cobertura exterior e conector Acond. de Sinais (PCB) Conjunto fotoreceptores Disco Code e conjunto do veio FotoemissoresEncoders Caixa de Rolamentos http://www.usdigital.com/products/e6 09-02-2013 Por : Luís Timóteo 62
  63. 63. Automação Industrial: Codificadores Ópticos Rotativos – Optical Rotary Encoders Encoders Ópticos Rotativos Encoder Incremental : Aplicação – Rato de PC Rato de PC Codificador incremental óptico é utilizado para medir:Encoders Posição. Velocidade. Sentido de rotação. Não necessita de outros circuitos conversores A / D. As saídas podem alimentar diretamente o microprocessador / microcontrolador. 09-02-2013 Por : Luís Timóteo 63
  64. 64. Automação Industrial: Codificadores Ópticos Rotativos – Optical Rotary Encoders Encoders Ópticos Rotativos Encoder Incremental : Técnica de varrimento Os codificadores operam com duas faixas de graduação. Os dados da posição absoluta, numa escala circular, são criptografados numa faixa, e nunca se repetirão dentro da mesma rotação. Uma faixa adicional de alta resolução incremental, é lida de acordo com o princípio de varrimento de campo único. Este princípio utiliza uma escala com graduação ligeiramente diferente do período anterior.Encoders - Introdução Os sinais varrimento da faixa incremental são interpolados para o valor da posição e são processados ​juntamente com a informação da faixa de código série para obtenção de valores de posição absoluta de alta resolução. LED – Fonte de luz Lente condensadora Disco graduado Isso permite ao codificador ter uma Sinal de varrimento resolução de mais de 268 milhões de Incremental posições por revolução. Ao mesmo tempo, os sinais varrimento da faixa incremental, são usados ​para gerar um sinal opcional incremental (~ 1 Vpp). ASIC Optoelectrónico Sinal de varrimento http://www.heidenhain.us/enews/stories_610/MTmain.php CPR 09-02-2013 Por : Luís Timóteo 64
  65. 65. Automação Industrial: Codificadores Ópticos Rotativos – Optical Rotary Encoders Encoders Ópticos Rotativos Encoder Incremental : Técnica de varrimento Graças a filtragens ópticas especiais e lentes ópticas de varrimento inovadoras, o codificador produz sinais de varrimento de alta qualidade. Para além da sua qualidade de sinal melhorada, o varrimento de campo único é caracterizada por uma sensibilidade significativamente reduzida á contaminação. Isto foi conseguido através da superfície de varrimento maior e o arranjo especial de campos de varrimento. Mesmo com áreas contaminadas relativamente grandes, resultam apenas em sinais de varrimento ligeiramente menores e desvios de sinal insignificantes…Encoders 09-02-2013 Por : Luís Timóteo 65
  66. 66. Automação Industrial: Codificadores Ópticos Rotativos – Optical Rotary Encoders Encoders Ópticos Rotativos Encoder Incremental : FlashEncoders 09-02-2013 Por : Luís Timóteo 66
  67. 67. Automação Industrial: Codificadores Ópticos Rotativos – Optical Rotary Encoders Encoders Ópticos Rotativos Codificador Óptico Absoluto: Composição Célula Máscara LED fonte de Fotodetectora estacionária luz  O Encoder absoluto é um sensor óptico, sem contactos, de posição rotativa, numa gama de ângulos do eixo, dentro dos 360 graus. Diferentemente dos Encoders incrementais, o Encoder absoluto produz um sinal em relação a um ponto fixo absolutamente definido.  Cada ângulo corresponde a uma combinação específica de bits, assim a posição do objeto Disco Code monitorado pode ser se informada imediatamente rotativo depois energizar ou depois de uma interrupção de energia.  O elemento básico é um disco de vidro estampado por um padrão de faixas concêntricas, contendo segmentos opacos e transparentes. colocado entre a fonte de luz (por exemplo um diodo emissor de luz) e um detector, para interromper um feixe de luz d. Vários feixes de luz atravessam as faixas para iluminar fotosensores individuais.Encoders  Os sinais electrónicos que são gerados, são então introduzidos no controlador, em que a posição, e a informação da velocidade, são calculadas com base nos sinais recebidos. A vantagem principal do Encoder absoluto é a sua memória não-volátil que mantém a posição exacta do codificador sem a necessidade de voltar a uma posição "inicial" se a alimentação falhar. 09-02-2013 Por : Luís Timóteo 67
  68. 68. Automação Industrial: Codificadores Ópticos Rotativos – Optical Rotary Encoders Encoders Ópticos Rotativos Encoder Absoluto: Composição e funcionamentoEncoders 09-02-2013 Por : Luís Timóteo 68
  69. 69. Automação Industrial: Codificadores Ópticos Rotativos – Optical Rotary Encoders Encoders Ópticos Rotativos Encoder Absoluto: Um codificador óptico absoluto é um dispositivo electromecânico usado para fornecer sinais de posicionamento, em aplicações de controlo de movimento, estes sinais pode dar a seguinte informação, sobre mecanismos rotativos ou lineares: Direcção, Tem um disco que está acoplado ao veio em Posição, medição, que está colocado entre as fontes de luz e os Velocidade. sensores Como rodam em conjunto os impulsos de luz do emissor, atingem os sensores, de cada vez que uma ranhura do disco está alinhada entre eles. Cada impulso de luz é convertido num impulso electrónico pelo circuito condicionador de sinais. É chamado de Codificador Absoluto porque mede sempre a posição absoluta. Isto significa que a posição actual é indicada qualquer que seja a leitura particular doEncoders momento. Uma aplicação típica de Encoders de posição absolutos, é em discos rígidos de computadores e leitores de CD / DVD onde são monitoradas a posição absoluta das cabeças das unidades de leitura / gravação ou em impressoras / plotters onde controlam com precisão a posição das cabeças de impressão sobre o papel. 09-02-2013 Por : Luís Timóteo 69
  70. 70. Automação Industrial: Codificadores Ópticos Rotativos – Optical Rotary Encoders Encoders Ópticos Rotativos Encoder Absoluto: Princípio de funcionamento PCB LED Disco graduado Máscara FoptodetectorEncoders Alimentação e sinais 09-02-2013 Por : Luís Timóteo 70
  71. 71. Automação Industrial: Codificadores Ópticos Rotativos – Optical Rotary Encoders Encoders Ópticos Rotativos Encoder Absoluto: Princípio de funcionamento (Cont.) usa o princípio de varrimento (scanning) de imagem : Luz paralela atinge a estrutura graduada (Disco de código) e a Optical Encoder luz passa através das ranhuras. (1)Disco de Código (2) Veio do motor Quando o padrão de medição se move em relação á varredura do (3) Elemento emissor de luz. disco, a luz incidente é (4) Elemento receptor de luz. modulada “On/off” (luz / sem luz). As células fotovoltaicas convertem essas  variações na intensidade da luz, em sinais  elétricos binários. Encoders  09-02-2013 Por : Luís Timóteo 71
  72. 72. Automação Industrial: Codificadores Ópticos Rotativos – Optical Rotary Encoders Encoders Ópticos Rotativos Encoder Absoluto: Circuito acondicionador de Sinais +5V +5V GNDEncoders 09-02-2013 Por : Luís Timóteo 72

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