En muchos aplicaciones de control de movimientoEn el ámbito de la robótica y la fabricación automatizada, el seguimiento de la posición del eje es fundamental para garantizar el buen funcionamiento de los dispositivos en funcionamiento.
Una de las mejores soluciones es la implementación de la retroalimentación de posición en los codificadores para dar cuenta del posicionamiento preciso en cualquier punto durante la rotación del eje.
La realimentación es simplemente una señal enviada a un servoaccionamiento o controlador para comunicar un valor medido, como la tensión, la velocidad, la corriente, el par, la aceleración o el posicionamiento. Los codificadores de realimentación suelen estar integrados en motores o cargas para comunicar la posición o la velocidad.
La adición de un dispositivo de realimentación en una aplicación de movimiento crea un sistema de bucle cerrado, en el que el servoaccionamiento o el controlador es capaz de compensar las perturbaciones en el motor o la carga ajustando la salida para alcanzar los valores deseados. La retroalimentación de posición comunica la posición angular de los motores rotativos o la posición lineal de los motores lineales.
Existen dos tipos de sistemas de medición para la retroalimentación de posición, que discutiremos en este artículo: la medición de retroalimentación absoluta y la medición de retroalimentación incremental.
Retroalimentación incremental
La retroalimentación incremental funciona mediante el escaneo de líneas en un disco y la conversión de estos patrones en pulsos eléctricos o señales de seno/coseno que se envían al servoaccionamiento. El accionamiento mide entonces los movimientos en incrementos que se producen en una u otra dirección.
Los encoders de retroalimentación incremental sólo pueden seguir la posición real después de realizar una rutina de búsqueda en la que se establece un punto de referencia para la rotación. Esto significa que tiene que desplazarse a una ubicación conocida, como un tope final, o pasar por un interruptor de referencia o un impulso de índice.
Una vez que el motor alcanza una posición conocida, el sistema puede seguir la posición como lo hace la retroalimentación absoluta. Desgraciadamente, los fallos pueden ser una complicación común, así como la pérdida de tensión de alimentación que hará que el sistema incremental pierda su punto de referencia.
Si el sistema se apagara, la información de posición se perdería y habría que volver a ejecutar la rutina de búsqueda.
Un ejemplo real de una rutina de búsqueda sería el de una impresora de chorro de tinta. Cuando se enciende por primera vez, el cabezal de impresión se desplaza hacia delante y hacia atrás por la anchura del área de impresión como parte del proceso de arranque.
Codificadores incrementales
El codificador incremental TTL utiliza un fotodetector para convertir la luz en pulsos de señal. Esencialmente, una fuente de luz brilla a través de ranuras (o líneas) en un disco y el fotodetector lo convierte en señales eléctricas bajo los canales A y B.
La resolución es digital y se basa en el número de líneas o cuentas (4x líneas).
Los impulsos eléctricos viajan a través de los canales A y B del encoder, que se encienden y se apagan, además de solaparse. Al medir la relación de fase entre los canales A y B, el encóder es capaz de medir la dirección incremental de los pulsos eléctricos para determinar el posicionamiento general.
Pero para una medición más precisa y absoluta de la posición, se requiere la adición de otra señal, a veces denominada índice, marcador o canal I, para marcar la posición absoluta del motor dentro de 1 revolución.
Analizando estos cuatro estados, el codificador puede seguir la posición contando la dirección de cada impulso desde un punto de partida.
El codificador incremental Sin/Cos es muy similar a un codificador TTL, pero utiliza señales analógicas Sin y Cos para los canales A y B.
La relación entre las señales Sin/Cos permite la interpolación entre los "recuentos", lo que aumenta considerablemente la resolución. Se pueden interpolar 2048 recuentos adicionales (o más) entre cada recuento estándar.
Retroalimentación Absoluta
A diferencia de la retroalimentación incremental, los codificadores de retroalimentación absoluta se basan en un disco codificado que gira con el eje para proporcionar retroalimentación de posicionamiento absoluto. Se emplea un decodificador para leer estos valores utilizando un código binario, gris o de exceso de gris. Esto se comunica con el servocontrolador a través de un canal serie.
Estos sistemas son mucho más complejos que los codificadores de retroalimentación incremental y siempre seguirán la posición real del eje.
Además, en caso de que se interrumpa la tensión de alimentación, un dispositivo de retroalimentación absoluta nunca perderá la posición del eje y la comunicará al servocontrolador una vez que se restablezca la alimentación. No hay pérdida de valor en un sistema de retroalimentación absoluta.
Codificadores absolutos
Los codificadores absolutos rastrean y almacenan los datos de posición, que luego se devuelven al controlador a través de un canal en serie. Cada posición del eje o de la carga se marca durante la rotación, por lo que siempre se conoce esa posición.
Los codificadores lineales son capaces de seguir la retroalimentación directamente mediante la implementación de un codificador de posición en la carga, mientras que los codificadores en un motor rotativo informan de la retroalimentación de la posición de la carga indirectamente.
Los encoders absolutos de una vuelta realizan un seguimiento de la posición en cada vuelta, mientras que los encoders absolutos de varias vueltas utilizan engranajes de reducción para realizar también un seguimiento del número de vueltas.
Esto es útil para los sistemas lineales y otras aplicaciones en las que el rango de movimiento requiere más de una vuelta del motor. Es comparable al cuentakilómetros mecánico de un coche.
No hay que reiniciar si se corta la corriente accidentalmente
Ventajas de la retroalimentación incremental
Por lo general, es menos costoso
Opciones disponibles para una mayor resolución
La información sobre la posición absoluta no es necesaria para todas las aplicaciones.
Aplicaciones de retroalimentación absoluta
La retroalimentación absoluta es preferible para aplicaciones en las que se necesita información sobre la posición y no se puede realizar necesariamente una rutina de búsqueda. Esto implicaría cualquier aplicación que no pueda realizar un giro completo de 360 grados, como un cobot o aplicaciones con relaciones de transmisión distintas de 1:1.
Piensa en lo malo que sería para una impresora 3D con retroalimentación incremental perder la pista de la posición si se pierde la energía.
Las aplicaciones más comunes de los codificadores absolutos son:
Grandes antenas
Telescopios
Impresoras 3D
Cámaras estabilizadas
Sistemas de dirección automática
ADVANCED Motion Controls dispone de una variedad de accionamientos para diferentes tipos de retroalimentación. Para información adicional o preguntas relacionadas con la retroalimentación de posición, contacte con nosotros hoy mismo.
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