Los codificadores rotatorios, también llamados encoders, son transmisores de posición (sensores) para un movimiento lineal o rotatorio. Generan principalmente señales digitales de posición y de velocidad. El principio de medición física se basa en la mayoría de los casos en un método óptico, magnético, inductivo o capacitivo. Todo principio de medición física debe estar protegido contra las interferencias externas.
Sombreado, filtros, apantallamiento. A este respecto, se ha demostrado en el pasado que los codificadores magnéticos también funcionan de forma fiable en condiciones ambientales adversas como la escarcha, el rocío, la luz, el aceite y el agua. Con una elección y disposición adecuadas de los elementos magnéticos del sensor, también se permiten campos magnéticos externos.
¿Qué codificación tienen los codificadores rotatorios?
Una codificación sencilla (asignación) puede ser (luz/sombra o polo norte/sur magnético, etc.). Una serie de codificaciones idénticas y/o diferentes forman la escala. Los elementos del sensor convierten ahora estas magnitudes físicas en señales eléctricas. Las señales de salida se generan en la electrónica de medición (elementos del sensor y otros circuitos).
¿Qué tipos de codificadores rotatorios hay para determinar la posición?
Otra distinción es el tipo de codificador rotatorio: incremental o absoluto.
Incremental: del latín = contar. La secuencia electrónica o unidad de evaluación registra los impulsos de conteo para determinar la posición. Por lo tanto, no se puede detectar un ajuste sin corriente debido al sistema. La escala suele consistir en una división que se repite periódicamente.
Absoluto: el valor de la posición está disponible en todo momento (incluso inmediatamente después de la conexión sin movimiento). Cada posición está codificada de forma única y exclusiva en la escala.
¿Qué señales de salida son posibles y cómo se puede ampliar el rango de medición a varias revoluciones?
Señales de salida : En el caso de los codificadores incrementales, se suelen utilizar 2 señales de onda cuadrada (señales de cuadratura) desplazadas 90°. Los niveles suelen basarse en RS232, TTL o HTL (push-pull). Para mejorar la fiabilidad de la transmisión, estas señales suelen generarse de forma diferencial. Alternativamente, se proporcionan señales diferenciales de seno/coseno. Ofrecen la ventaja de una mayor resolución a una menor tasa de transmisión mediante el cálculo de valores intermedios (interpolación). Para detectar una posición inequívoca con codificadores rotatorios incrementales "tf", se registra y se emite una señal de referencia adicional.
Codificadores rotatorios absolutos: Por regla general, en el codificador rotatorio ya está presente una inteligencia (µC, ASIC) debido a la evaluación de las señales individuales. Esto permite los diferentes protocolos de transmisión.
Ejemplos:
- Buses de campo basados en Ethernet: Profinet, PowerLink, EtherCAT, EtherNet/IP…
- Profibus
- CANopen, CANopen Safety, SAEJ1939
- SSI, BISS
- ...
- Codificador rotatorio absoluto Multiturn: La escala montada en el eje del encoder, junto con la electrónica de medición, conforma una posición única dentro de una revolución. Sin embargo, posteriormente, el valor de la posición se repite con cada revolución. El claro rango de medición cubre mecánicamente 360°. Esto se denomina "Single-Turn-Encoder". Si se amplía con un bloque de funciones que registre las revoluciones, se obtiene el llamado "Multi-Turn-Encoder".
Para realizar esta "función Multiturn", existen básicamente 3 posibilidades:
- Los sensores adicionales y la mecánica acoplada mediante engranajes permiten detectar hasta 65536 revoluciones.
- Una batería permite el funcionamiento permanente de un contador de revoluciones "tf"
- Un módulo "Energie harvest" el registro de un impulso de conteo, el funcionamiento de un contador up-down y el almacenamiento no volátil del valor de posición. Energie Harvest recoge la energía del entorno (vibración, diferencia de temperatura, presión, movimiento). Un representante muy conocido es el sensor Wiegand
Seguridad funcional : Los encoders tienen una tarea central en una máquina. Un fallo o un valor de posición incorrecto puede tener consecuencias fatales, especialmente en los ejes automatizados. Por ello, los requisitos del encoder son muy elevados. Tanto la disponibilidad como la capacidad de detectar errores y la transmisión segura requieren medidas adicionales. Uno de ellos es, por ejemplo, un sistema de sensores redundantes. Para integrar funciones de seguridad adicionales, se utilizan las normas EN ISO 13849 y/o IEC 61508.
Dependiendo de la aplicación, las cifras clave como el nivel de rendimiento (PL) o el nivel SIL, junto con otras cifras clave (MTBF, DC, PFh...) son una medida de la capacidad del encoder para funcionar de forma segura y fiable. La transmisión segura de los valores de posición y velocidad se garantiza mediante protocolos especiales, por ejemplo, CANopen-safety. Los codificadores rotatorios de SIKO se utilizan con frecuencia en la industria y en la construcción de máquinas. SIKO se ha especializado en el desarrollo de codificadores rotatorios especiales y soluciones de sensores para su uso en la automatización móvil.
