1. O documento discute encoders, que são sensores usados para medir posição angular ou linear. 2. Existem três tipos principais de encoders: regulares, regulares defasados e absolutos. Encoders absolutos podem indicar a posição exata usando um código binário. 3. Encoders têm muitas aplicações na indústria e automação devido à sua precisão e capacidade de medir posição e velocidade.

1. PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS
IPUC – Instituto Politécnico da PUC Minas
Curso de Engenharia Mecatrônica
Automação Industrial
Encoder - Transdutor de posição angular
Igor Vinicius Discacciati Loschi
Rafael de Almeida Lial
Belo Horizonte
Novembro de 2012

2. Igor Vinicius Discacciati Loschi
Rafael de Almeida Lial
Automação Industrial
Encoder - Transdutor de posição angular
Trabalho apresentado a disciplina de Tópicos
Especiais 2, do 10º Período do curso de
Engenharia
Mecatrônica
da
Universidade Católica de Minas Gerais.
Orientador: Nivaldo Miranda
Belo Horizonte
Novembro de 2012
Pontifícia

3. Sumário
1 Introdução.....................................................................................................................4
2 Desenvolvimento..........................................................................................................4
2.1 Idéia..................................................................................................................4
2.2 Transdutores Codificados (CDTs).................................................................5
2.3 Princípio de Funcionamento..........................................................................6
2.4 Tipos de encoder............................................................................................6
2.4.1. Encoder Regular.........................................................................................6
2.4.2. Encoder Regular Defasado ou Incremental.............................................7
2.4.3. Encoder Absoluto......................................................................................8
3 Vantagens e Desvantagens.......................................................................................12
4 Encoders na prática...................................................................................................13
5 Conclusão...................................................................................................................16
6 Referência Bibliográfica............................................................................................16

4. 1. INTRODUÇÃO
Neste trabalho será apresentado tudo a respeito de Encoder, explicando seu
principio de funcionamento, os tipos, aplicação e vantagens e desvantagem. O
Encoder é um sensor que possui grande utilidade na automação quanto na indústria
ou como em qualquer equipamento. Ele possui a capacidade de saber com alta
precisão o posicionamento e velocidades de peças que se movem linearmente ou
angular mente. Trata-se de um sensor do tipo CDTs (transdutores codificados).
2. DESENVOLVIMENTO
2.1
Princípios de funcionamento
A idéia vem dos antigos dos antigos pianos (que tocavam sozinhos), em que
consiste em um cilindro que ao girar acionava laminas que tocava a determinada
nota desejada de acordo com a música. Tendo como semelhança com o encoder a
trilha demarcada para cada posição desejada.
Figura 01 – Cilindros com pinos para caixinhas de música

5. 2.2
Transdutores codificados (CDT)
São sensores que fornecem a informação por pulsos ou sinais digitais, sendo
esse necessário um circuito eletrônico pra transformar esse código em informações
de fácil entendimento. Eles podem ser do tipo Relativo aonde que só indica a
mudança de posição ou Absoluto que indica a posição real do objeto. Podendo ser
utilizado para deslocamentos lineares ou angulares conforme figura abaixo.
Figura 02 – Trandutor absoluto
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6. 2.3
Princípio de funcionamento
Internamente o sensor de posicionamento angular é geralmente construído por
um emissor(led), receptor(foto-sensor) e um disco perfurado que possibilidade a
passagem ou não luz gerando assim pulsos ao girar o eixo de acionamento.
Conforme figura abaixo
Figura 03 – Princípio de funcionamento
Para movimentos lineares o pricipio é o mesmo, a única diferença fica relacionada
em que a tira de claros e escuros fique disposta longitudicionalmente, podendo o
emisssor e receptor se movimentarem ou até mesmo a movimentação está somente na
tira.
2.4. TIPOS DE ENCODER
2.4.1. Encoder Regular
O encoder regular tem a característica de a cada interrupção da luz, devido a
rotação do disco, um pulso é enviado ao controle.
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7. Da frequência dos pulsos determina-se a velocidade do eixo, determina a posição
a partir de um referencial.
Figura 04 – Encoder Regular
2.4.2. Encoder Regular Defasado ou Incremental
Esse encoder possui disco especial, caracterizado pelos furos em duas linhas, o
que provoca uma defasagem nos sinais gerados pelos componentes ópticos,
permitindo ao computador determinar além da velocidade, o sentido de rotação do eixo.
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8. Figura 05 – Encoder regular defasado
2.4.3. Encoder Abosoluto
Esse encoder se diferencia dos outros pois possui vários sensores óticos que
combinados entre si geram um código binário, para cada posição dos disco.
O princípio de funcionamento de um encoder absoluto e de um incremental é
bastante similar, isto é, ambos utilizam o princípio das janelas transparentes e opacas,
com estas interrompendo um feixe de luz e transformando pulsos luminosos em pulsos
elétricos.
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
individuais , como mostrado na figura 06 abaixo.
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9. Figura 06 – Encoder Absoluto
Uma diferencial do encoder absoluto é enquanto a posição do encoder
incremental é dada por pulsos a partir do zero, a posição do encoder absoluto é
determinada pela leitura de um código e este é único para cada posição do seu curso,
consequentemente os encoders absolutos não perdem a real posição no caso de uma
queda de tensão elétrica.
Em muitos encoders desse tipo a codificação das posições é feita em binário,
conforme mostra a figura 07.
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10. Figura 07 Codificação em binário.
Existe alguns problemas referente ao código binário, trata-se de uma forma intuitiva
de se fazer a marcação de posições, porém existem alguns problemas a serem
considerados na adoção desta forma de numeração das posições.
Figura 08: Problema na codificação em binário.
8

11. Para evitar estes problemas muitos transdutores de deslocamento absolutos adotam
uma codificação diferente que é dada pelo denominado Código de Gray.
No código de Gray, a passagem de um valor numérico para outro sempre se faz
com a mudança de valor de um único bit. Isso facilita a leitura.
Por exemplo para passar do 11 decimal para 12 decimal temos duas possibilidades:
Binário: 01011 para 01100
Gray: 01110 para 01010
Observe que em binário tivemos 3 bits mudando e no código Gray apenas 1,
conforme mostra a figura 9.
Figura 09: Comparação entre binário e Gray.
A idéia de se usar esse tipo de codificação vem do tempo em que os circuitos
digitais ainda usavam válvulas e contadores eletromagnéticos. As válvulas consumiam
uma grande quantidade de energia assim como a comutação de contadores.
Assim, picos de consumo eram gerados quando na passagem de 0111111 para 100000
quando vários relés eram fechados e abertos ao mesmo tempo. O pico de EFM (Força
Contra-Eletromotriz) gerado podia causar sérias instabilidades ao circuito.
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12. No código binário, os valores dos dígitos são expressos pela sua posição no número
como potências de 2.
Assim, para a numeração de 0 a 7 em binário temos:
0 - 000
1 - 001
2 - 010
3 - 011
4 - 100
5 - 101
6 - 110
7 - 111
Veja que, para a passagem de 011 (3) para 100 (4) todos os dígitos mudam! No
código Gray temos uma forma difrente de representar os números de 0 a 7:
1 - 000
2 - 001
3 - 010
4 - 110
5 - 111
6 - 101
7 - 100
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13. Na figura 10 mostramos um disco sensor de encoder programado em Código Gray.
Figura 10: Disco programado em código Gray.
3. VANTAGEM E DESVANTAGEM
Vantagens:
São lineares ou podem ser programados para qualquer outro tipo de resposta.
São precisos
Possuem desgaste muito baixo
O circuito de condicionamento é simples
Desvantagens:
É preciso ter um acoplamento mecânico com o objeto.
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14. 4. ENCODERS NA PRÁTICA
Hoje em dia pode-se encontrar no mercado com grande facilidade os mais diversos
tipos, modelos e forma que melhor se adequam para a aplicação desejada para
equipamentos que vao desde baixa precisão para equipamentos de altíssima precisão.
Abaixo estão apresentados os aspectos físicos dos encoder
Figura 11 – Aspecto físico de um encoder
Figura 12 – Controle de automóveis dentro-fora em torres de estacionamentos
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15. Figura 14 – Industrias que necessitam de alta precisão, robos e máquinas CNC
Figura 15 – Saída sincronizada de encoder absoluto rotativo para posições absolutas de dados
por revolução e revolução de contagem
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16. Figura 16 – Adequado para várias ferramentas e máquinas
Figura 17 – Controle de posção automático em máquina de transmissão
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17. 5. CONCLUSÃO
Assim após esse estudo sobre encoder podemos concluir que é um transdutor de
altíssima aplicação na engenharia, pois como é um sensor de movimento capaz de
converter movimentos lineares ou angulares em informações elétricas, podemos
manipular, controlar e comandar variáveis como distância, velocidade e posição.
6. REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA
[1] BRAGA, Newton C. – Artigo - “COMO FUNCIONA OS ENCODERS”
[2]
MELO,
Felipe
Fonseca
Silva.
–
Trabalho
Acadêmico
-
“ENCODER”.
Instrumentação Eletrônica. Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Centro de
Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica.
[3] OLIVEIRA, Mário Anderson. – Aula - “ENCODER”. Universidade Federal de Santa
Catarina, 2007, Instituto Federal de Educação Tecnológica do MT.
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