1. O que é um codificador absoluto?
Umcodificador absolutoé um tipo de encoder que fornece informações precisas sobre a posição de um objeto ou componente mecânico. Ao contrário dos encoders incrementais, que rastreiam o movimento usando contagens de pulsos, os encoders absolutos emitem um código exclusivo para cada posição, garantindo um feedback preciso independentemente de interrupções ou reinicializações de energia. Essa capacidade torna o encoder absoluto altamente confiável em aplicações onde a manutenção da precisão dos dados de posição é fundamental.
Encoders absolutos são comumente usados em setores como automação, robótica, aeroespacial, equipamentos médicos e muito mais, onde são necessários feedback de posição de alta precisão e em tempo real.
Seção transversal do codificador absoluto (tipo eletromagnético)
2. Como funcionam os codificadores absolutos?
O princípio básico por trás dos codificadores absolutos é converter o deslocamento rotacional ou linear em um sinal digital único correspondente a uma posição específica. Em um codificador absoluto, odisco de codificaçãooudisco magnéticoé marcado com padrões únicos que representam posições específicas. Esses padrões podem ser marcas ópticas (para codificadores ópticos) ou polos magnéticos (para codificadores magnéticos).
Codificadores Ópticos: Eles usam uma fonte de luz e fotodetectores para detectar mudanças nos padrões de um disco de codificação. Conforme o disco gira, o codificador gera um sinal com base na posição única das marcas no disco.
Codificadores Magnéticos: Utilizam campos magnéticos para detectar mudanças de posição. Costumam ser mais robustos do que os codificadores ópticos e são usados em ambientes hostis.
Código de Posição Único: Cada posição no disco do codificador corresponde a um código binário, código Gray ou hexadecimal exclusivo, garantindo que nenhuma posição compartilhe o mesmo código de saída. Mesmo que o sistema fique sem energia, o codificador pode manter seus dados de posição e fornecer a saída correta ao reiniciar.
Não há necessidade de reinicialização: Ao contrário dos encoders incrementais, que perdem suas informações de posição quando desligados, os encoders absolutos não precisam ser reiniciados. A posição está sempre disponível, tornando-os adequados para aplicações onde a precisão da posição é crucial, mesmo após ciclos de energia.
Saída do codificador absoluto
3. Tipos de Encoders Absolutos
Existem vários tipos de codificadores absolutos, dependendo do método de saída, tipo de codificação e princípio de funcionamento. Abaixo estão os principais tipos de codificadores absolutos:
Encoders absolutos de volta única: Esses codificadores fornecem códigos exclusivos para posições dentro de uma única revolução. Normalmente, são usados em aplicações com movimento rotacional limitado ou onde a faixa de posições é menor.
Encoders absolutos multivoltas: Esses codificadores podem rastrear posições em múltiplas rotações e fornecer maior resolução e faixas de posição maiores. Os codificadores multivoltas são ideais para aplicações que exigem alta precisão e rotação de longo alcance.
Codificadores Ópticos: Os codificadores ópticos absolutos utilizam sensores ópticos e fontes de luz para ler padrões no disco de codificação. Eles oferecem alta resolução, mas são sensíveis a poeira, sujeira e condições ambientais adversas.
Codificadores Magnéticos: Os codificadores absolutos magnéticos utilizam campos magnéticos para detectar a posição, oferecendo uma solução mais durável do que os codificadores ópticos. São ideais para uso em ambientes com condições adversas, como altas temperaturas ou poeira.
Codificadores de saída serial e paralela:
Saída serial: Esses codificadores normalmente usam protocolos de comunicação comoSSI,Modbus,PODEouProfibuspara transmitir dados de posição por distâncias maiores.
Saída paralela:Esses codificadores fornecem saída direta com múltiplas linhas de sinal, normalmente usadas em aplicações de curta distância e alta velocidade.
4. Principais características dos codificadores absolutos
Informações de posição exclusiva:Cada posição no codificador corresponde a um código exclusivo, fornecendo dados de posição precisos e exatos o tempo todo.
Não é necessário reiniciar: Os encoders absolutos não precisam ser reiniciados após ciclos de energia. Eles podem reter dados de posição mesmo se o sistema estiver desligado, tornando-os ideais para aplicações onde a confiabilidade é crucial.
Alta precisão: Os codificadores absolutos oferecem alta resolução e precisão, tornando-os adequados para aplicações que exigem feedback de posição preciso, como robótica, máquinas CNC e muito mais.
Vários formatos de saída: Esses codificadores oferecem vários tipos de saída, incluindo sinais analógicos, sinais digitais e interfaces de comunicação serial, proporcionando flexibilidade para corresponder a diferentes sistemas de controle.
Alta durabilidade: Os codificadores absolutos magnéticos, em particular, são conhecidos por sua robustez, tornando-os adequados para ambientes adversos onde os codificadores ópticos podem falhar devido à poeira ou umidade.
5. Aplicações de Encoders Absolutos
Devido à sua alta precisão e confiabilidade, os encoders absolutos são amplamente utilizados em indústrias onde o feedback preciso da posição é essencial. Algumas aplicações típicas incluem:
Automação IndustrialEm linhas de produção automatizadas, encoders absolutos são usados para controlar braços robóticos, transportadores e máquinas-ferramentas. Seu feedback preciso garante que o equipamento siga trajetórias predefinidas com precisão.
Robótica: Em robótica, codificadores absolutos são usados para rastrear as posições de braços robóticos, plataformas móveis e outros dispositivos, fornecendo feedback em tempo real ao sistema de controle. Eles são essenciais em aplicações que exigem controle preciso de movimento, como robôs de montagem automatizados ou cirúrgicos.
Eletrônica automotiva: Encoders absolutos são usados em aplicações automotivas, como sistemas de direção elétrica, elevadores de janelas, ajustes de bancos e monitoramento da posição do teto solar. Os dados precisos de posição garantem que esses componentes funcionem perfeitamente e respondam às ações do usuário de forma confiável.
AeroespacialEm aplicações aeroespaciais, codificadores absolutos são usados no controle de superfícies de voo, posicionamento de satélites e outros sistemas críticos. Seu feedback preciso de posição garante segurança e controle preciso nas operações de voo.
Equipamentos Médicos: Codificadores absolutos são usados em dispositivos médicos, como máquinas de ressonância magnética, tomógrafos computadorizados e ferramentas de cirurgia robótica. Eles fornecem feedback preciso para garantir uma operação segura e eficaz.
Sistemas de Elevadores:Codificadores absolutos são usados para controlar a posição dos elevadores, garantindo que eles parem no andar correto e forneçam uma operação segura e suave.
6. Comparação: Encoders Absolutos vs. Incrementais
Veja como os codificadores absolutos se comparam aos codificadores incrementais:
Informações de posição:
Codificador Absoluto: Fornece um código exclusivo para cada posição, garantindo rastreamento preciso da posição mesmo se houver perda de energia ou se o sistema for reiniciado.
Codificador Incremental: Depende de contagens de pulsos para rastrear a posição, perdendo dados de posição se houver perda de energia, exigindo uma reinicialização ou recalibração.
Precisão:
Codificador Absoluto: Oferece maior precisão e exatidão porque cada posição tem um código único.
Codificador Incremental: Oferece resolução mais baixa e normalmente é usado para feedback de velocidade ou direção, não para rastreamento preciso de posição.
Aplicações:
Codificador Absoluto: Ideal para aplicações onde a retenção de posição e alta precisão são essenciais, como robótica, aeroespacial e fabricação de precisão.
Codificador Incremental: Adequado para aplicações que não exigem retenção de posição e são focadas no rastreamento de posição relativa, como monitoramento de velocidade ou controle de movimento básico.
7. Vantagens dos Encoders Absolutos
Não há necessidade de reinicialização: Os codificadores absolutos mantêm suas informações de posição mesmo após ciclos de energia, tornando-os adequados para aplicações que não podem perder dados de posição.
Alta precisão: Os codificadores absolutos oferecem precisão e resolução superiores, tornando-os ideais para sistemas que exigem controle de posição preciso, como robótica, máquinas CNC e aplicações aeroespaciais.
Ampla gama de aplicações: Os codificadores absolutos são usados em muitas aplicações críticas, desde automação industrial a dispositivos médicos, aeroespacial e muito mais, garantindo feedback de posição preciso e em tempo real.
8. Conclusão
Encoders absolutos são componentes vitais na automação moderna, robótica, aeroespacial e em muitas outras indústrias que exigem feedback preciso de posição. Eles fornecem dados de posição exclusivos e precisos e são altamente confiáveis em aplicações críticas. Ao contrário dos encoders incrementais, os encoders absolutos não precisam ser reiniciados após ciclos de energia e podem manter as informações de posição mesmo durante falhas de energia. Sua versatilidade, precisão e confiabilidade os tornam indispensáveis em aplicações de alta precisão e alta confiabilidade.