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CENTRO DE ENSEANZA TECNICA INDUSTRIALINGENIERIA

ROBOTICA I 93JInvestigacin:

ENCODERS INCREMENTALES Y SENSORES OPTICOS DE HERRARURA

Alumnos:IRENE ARMANDO ANGELES RENE RODRIGO

Aula L: 202

Profesor: Vzquez Sojo Noel Marcial Fecha: 6 de Mayo de 2010 firma de revisado

ENCODERS INCREMENTAL 1.1 Principio del funcionamiento: El encoder es un transductor rotativo que transforma un movimiento angular en una serie de impulsos digitales. Estos impulsos generados pueden ser utilizados para controlar los desplazamientos de tipo angular o de tipo lineal, si se asocian a cremalleras o a husillos. Las seales elctricas de rotacin pueden ser elaboradas mediante controles numricos (CNC), contadores lgicos programables (PLC), sistemas de control etc. Las aplicaciones principales de estos transductores estn en las maquinas herramienta o de elaboracin de materiales, en los robots, en los sistemas de motores, en los aparatos de medicin y control. En los encoders de produccin ELTRA, la detencin del movimiento angular se ejecuta en base al principio de exploracin fotoelctrica. El sistema de lectura se basa en la rotacin de un disco graduado con un reticulado radial formado por lneas opacas, alternadas con espacios transparentes. Este conjunto est iluminado de modo perpendicular por una fuente de rayos infrarrojos. El disco proyecta de este modo su imagen sobre la superficie de varios receptores oportunamente enmascarados por otro reticulado que tiene el mismo paso del anterior llamado colimador. Los receptores tienen la tarea de detectar las variaciones de luz que se producen con el desplazamiento del disco convirtindolas en las correspondientes variaciones elctricas. La seal elctrica detectada, para generar impulsos correctamente escuadrados y sin interferencias debe ser procesada electrnicamente. Para incrementar la calidad y estabilidad de las seales, el sistema de lecturas generalmente de manera diferencial, comparando dos seales casi idnticas, pero desfasados en 180 elctricos. Su lectura se efecta en base a la diferencia de las dos seales, eliminando de este modo las interferencias definidas de modo comn porque estn superpuestas de igual manera en toda forma de onda. 1.2 Encoder incremental: El encoder incremental proporciona normalmente dos formas de ondas cuadradas y desfasadas entre s en 90 elctricos, los cuales por lo general son canal A y canal B . Con la lectura de un solo canal se dispone de la informacin correspondiente a la velocidad de rotacin, mientras que se capta tambin la seal B es posible discriminar el sentido de rotacin en base a la secuencia de datos que producen ambas seales. Est disponible adems otra seal llamado canal Z o Cero, que proporciona la posicin absoluta de cero del eje del encoder. Esta seal se

presenta bajo la forma de impulso cuadrado con fase y amplitud centrada en el canal A.

La precisin de un encoder incremental depende de factores mecnicos y elctricos entre los cuales, el error de divisin del retculo, la excentricidad del disco, la de los rodamientos, el error introducido por la electrnica de lectura, imprecisiones de tipo ptico. La unidad de medida para definir la precisin de un encoder es el grado elctrico, este determina la divisin de un impulso generado por el encoder, en efecto, los 360 elctricos corresponden a la rotacin mecnica del eje, necesaria para hacer que se realice un ciclo o impulso completo de la seal de salida. Para saber a cuantos grados mecnicos corresponden 360 grados elctricos es suficiente aplicar la formula siguiente:

El error de divisin en un encoder, esta dado por el mximo desplazamiento expresado en grados elctricos, de dos frentes de onda consecutivos. Este error existe en cualquier encoder y se debe a los factores antes citados. En los encoder ELTRA dicho error est incluido entre 25 elctricos max. En cualquier condicin ambiental declarada, que corresponden, en porcentaje, a un desplazamiento de 7% del valor nominal. Por lo que se refiere al desfase entre dos canales, nominalmente de 90 elctricos, este se aleja en 35 elctrico max. que corresponden a aproximadamente 10%. 1.3 Encoder Incremental con fases de conmutacin integradas (Fase de conmutacin):

Existen, adems de os encoder incrementales tradicionales con las seales A, B y Z, que se han descrito hasta este momento, otros encoder que forman parte de la misma familia, pero que integran otras seales elctricas disponibles a la salida. Es el caso de los encoder incrementales con seales de conmutacin integrados, los cuales por lo general se utilizan con retroaccin a bordo del motor. Estas seales suplementarias realizan la funcin de simulacin de las fases de hall que generalmente se encuentran en los motores con conmutacin de tipo brushless y por lo general se realizan con sensores magnticos. En el encoder ELTRA, en cambio, estas seales de conmutacin se generan pticamente y se presentan bajo la forma de tres ondas cuadradas desfasadas entre s en 120 elctricos. Estas seales sirven al convertidor que gobernara el motor para generar con fase correcta las tensiones o corrientes para hacerlo funcionar. Estos impulsos de conmutacin se pueden repetir varias dentro de un giro mecnico del encoder porque dependen directamente de los polos de motor que est conectado, tendremos por lo tanto fases de conmutacin para motores con 4,6 o mas polos.

1.4 Encoder Sinusoidal: Tambin este encoder pertenece a la familia de los incrementales con una diferencia substancial, las seales disponibles de salida no son de tipo digital, sino analgico con forma sinusoidal. Ha sido creado principalmente para satisfacer las exigencias en el campo de los motores como sensor de retroaccin a bordo del motor. En efecto, este encoder se emplea cuando se desean aumentar las prestaciones dinmicas con respecto de los dems sistemas tradicionales. Para contar con buenas prestaciones de control del motor por parte del convertidor, la retroaccin desde el encoder debe estar en condiciones de proporcionar un alto nmero de impulsos especialmente cuando la rotacin se efecta a baja velocidad. El empleo de encoder incrementales tradicionales con altos impulsos comienza a tener problemas desde muchos puntos de vista, no ultima la dificultad de transmitir y tratar la seal digital cuando el motor funciona a velocidades elevadas. En efecto, en este caso el ancho de banda necesaria al servomotor para tratar la seal, por ejemplo de un encoder de 10.000 impulsos por rev. Debera superar tranquilamente el umbral de la frecuencia. En cambio el uso de las seales analgicas permite limitar drsticamente los citados inconvenientes y simular eficazmente de seno y coseno para el clculo del ngulo de rotacin. Se pueden obtener fcilmente multiplicaciones elevadas de las

sinusoides bsicas, obteniendo por ejemplo desde un encoder con 1024 sen/rev. ms de 100.000 imp/rev. Simultneamente la amplitud de la banda necesaria para recibir la seal, es suficiente que sea un poco superior a los 100 MHz. Las seales que hay a la salida del encoder se componen de dos sinusoides desfasadas entre s en 90 elctricos que llamaremos seno y coseno (2048 sen/rev. MAX) y de una seal de cero, tambin analgica centrada entre dos canales. Estn integradas adems otras dos seales sinusoidales con periodo de 360 mecnicos (1 sin/rev.) que cumplen la funcin de seales de conmutacin. El dibujo que sigue a continuacin, aclara la configuracin tpica de los desfases correspondientes. Las salidas con resolucin de 1 correspondientes. Las salidas con resolucin de 1 imp/rev, son muy tiles porque desde estas es posible obtener la posicin angular absoluta del mismo modo que un resolver. Las seales de cero tambin son analgicas y presenta una forma que puede ser asimilada a una parte de sinusoide. Esta puede ser fcilmente escuadrada para proporcionar un impulso de referencia con ngulo de apertura variable. Los datos fundamentales definen la precisin de este encoder, se refieren a la linealidad de una sola sinusoide de las 2048 mximas disponibles y de la desviacin mxima de un ngulo cualquiera de rotacin con respecto a la posicin mecnica real. La linealidad de uno de los ciclos de las sinusoides incrementales, en relacin con el ciclo respectivo est incluida aproximadamente en 10%. Referido a RPM del encoder, depende lgicamente del numero del sin/rev. del encoder, por ejemplo:

El error correspondiente a la desviacin del ngulo, medido respecto al real, generalmente es producido por los citados factores y se mantiene dentro de los 10 cuidando la calidad de los rodamientos y el centrado del disco en el eje.

SENSOR PTICO TIPO HERRADURA

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