Teoría encoders rotativos (vol#1)

por el 2 de marzo del 2017 en Detección Blog

Los encoders rotativos, también llamados generadores rotativos de impulsos, son equipos destinados a la detección de movimientos.
Con ellos se puede determinar y controlar desplazamientos de partes móviles de las máquinas.
Sirven para saber su posición y para conocer la velocidad de desplazamiento.

Así pues, allí donde haya que controlar un movimiento (ya sea en posición y/o velocidad) es necesario emplear un encoder.

Hay dos tipos básicos de encoders:

  • Encoder incremental
  • Encoder de valor absoluto (encoder absoluto)

En esta ocasión veremos los encoders incrementales, y en una próxima publicación abordaremos los encoders de valor absoluto.

FUNDAMENTO DE FUNCIONAMIENTO DE LOS ENCODERS INCREMENTALES

Un emisor de luz infrarroja  emite un haz de luz que atraviesa una máscara y el disco del encoder, incidiendo en un foto-transistor.

Cuando el disco (que esta fijado al eje del Encoder) gira, los radios serigrafiados en su superficie producen sombra sobre el foto-transistor. De esta forma se genera señales Todo-Nada (On-OFF) y a la salida del encoder se dispone de un tren de impulsos, de almena cuadrada, de frecuencia directamente proporcional al número de radios serigrafiados y a la velocidad de giro del disco.

encoders_esquema_fundamento

Veamos el esquema del principio de funcionamiento:

 

encoders_esquema_principio
Como se puede ver en el croquis (vista lateral), cuando hacemos girar el Eje también gira el disco y los radios negros interrumpen el haz de luz del LED emisor y se produce un tren de impulsos de almena cuadrada.

La función de la máscara es delimitar bien la frontera entre la luz y la sombra reduciendo la zona de incertidumbre ocasionada por la penumbra en el tránsito de luz a oscuridad y viceversa.

encoders_tren_pulsos
Este tren de impulsos debe ser contabilizado y procesado por un contador de impulsos, por un tacómetro ó por una entrada de alta velocidad de un autómata programable, etc.

ESQUEMA DE PRINCIPIO

El esquema de principio de un encoder estándar es el siguiente:

encoders_esquema_electronico

En este croquis se aprecia las distintas etapas electrónicas que componen el circuito de un encoder:

  • LED foto-emisor
  • Disco y máscara
  • Foto-transistor
  • Circuito amplificador
  • Etapa de potencia Push-Pull compuesta por dos transistores complementarios

Este esquema es para un canal. Si el encoder tiene más canales este circuito se duplica ó triplica:

encoders_esquema_electronico_abc

 

DISCOS INCREMENTALES

Los encoders incrementales pueden ser de más de un canal de salida. Existen encoders de 2 canales, de 3 canales (2 canales + cero) y de 6 canales ( 3 canales y sus complementarios).

Vamos a ver la forma constructiva de los discos y las máscaras y después explicaremos en que consisten los canales.

Tanto los discos como las máscaras son de plástico ó vidrio y están serigrafiados fotográficamente.

  • El disco tiene tantos radios como pulsos debe dar en cada vuelta de 360º. Es decir, si un encoder es de 200 impulsos por vuelta (200 i/v), el disco debe tener 200 radios serigrafiados.
  • La máscara puede tener 1, 2 ó 3 ventanas (depende del número de canales que tiene el encoder).

Veamos los croquis:

encoders_tres_discos

 

 

  • Encoders de 1 canal: tiene 1 LED foto-emisor y 1 foto-transistor
  • Encoders de 2 canales: tienen 2 LED foto-emisores y 2 foto-transistores. Cada pareja de LED+foto-transistor producen un canal.
  • Encoders de 2 canales + cero: Tienen 3 LED foto-emisores y 3 foto-transistores. Cada pareja de LED+foto-transistor producen un canal.
  • Encoders de 6 canales (2 canales+cero + los complementarios): Tienen 3 LED foto-emisores y 3 foto-transistores. Cada pareja de LED+foto-transistor producen un canal. Los canales complementarios se obtienen por el circuito electrónico.

 

En próxima publicación veremos la utilidad de usar 1, 2 ó 3 canales

 

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