Qué es un codificador incremental: cómo funciona y sus aplicaciones

Un codificador rotatorio o codificador de eje es un dispositivo electromecánico utilizado para alterar el movimiento del eje, la posición angular. Estos codificadores están disponibles en tipos absolutos e incrementales. La salida del codificador absoluto indica la posición actual del eje mientras que un codificador incremental la salida proporciona los datos de movimiento del eje que pueden ser datos relacionados con la velocidad, la distancia y la posición. Los codificadores rotatorios se utilizan principalmente cuando se requiere monitoreo y control en sistemas mecánicos y dispositivos de entrada de computadora. Entonces, este artículo analiza uno de los tipos de codificadores rotatorios, es decir, el codificador incremental y cómo funciona con las aplicaciones.


¿Qué es un codificador incremental?

Un codificador utilizado para convertir la posición o el movimiento angular de un eje en un código analógico o un código digital para reconocer el movimiento o la posición se denomina codificador incremental. Estos tipos de codificadores son los codificadores rotatorios más utilizados. Estos codificadores se utilizan principalmente en aplicaciones basadas en posicionamiento y retroalimentación de velocidad del motor, como aplicaciones industriales, ligeras o servo, de servicio pesado, etc.

codificador incremental

El principio de funcionamiento del codificador incremental es que funciona cambiando la posición angular del eje en un pulso o una señal digital a través de un disco óptico. Para cada revolución se genera un número de pulsos donde cada pulso es un incremento relacionado con la resolución establecida.

Especificaciones del codificador incremental

los especificaciones del codificador incremental Incluya lo siguiente.

  • El voltaje de operación varía de 5V a 24V.
  • El pulso es 500 P/R.
  • La forma de onda de salida es una onda cuadrada.
  • La velocidad de escaneo es de 6000 rpm.
  • El diámetro del eje es de 4 mm.
  • El diámetro del cuerpo es de 25 mm.

Tipos de codificadores incrementales

Ellos son diferentes Tipos de salida de codificador incremental. Al seleccionar este codificador, debe decidir qué tipo de salida se necesita para adaptarse bien al dispositivo de aplicación que utilizará las señales del codificador. Si selecciona un tipo de salida incorrecto, el sistema dejará de funcionar y se pueden producir daños en el hardware. Así que aquí explicamos tres tipos de salida de decodificador incremental como TTL, HTL y colector abierto.

HTL (empujar y tirar)

El término «HTL» significa «Lógica de alto transistor». Estos circuitos se pueden diseñar con dos transistores en un diseño Totem para producir los canales de salida para garantizar que la señal sea baja o alta. La tensión de alimentación de estos circuitos normalmente oscila entre 8 V y 30 V CC. El nivel de voltaje de salida de este circuito es igual al voltaje aplicado cuando se enciende. De manera similar, la señal se activará para entregar cuando se apague.

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HTL (empujar y tirar)
HTL (empujar y tirar)

Este circuito de tipo de salida se usa donde el PLC, el controlador de movimiento u otro dispositivo receptor necesita señales de nivel de 12 V o 24 V.

RS422 (TTL)

Los circuitos RS422 proporcionan una señal estable de 5 V que no depende de la tensión de alimentación. TTL (lógica de transistor a transistor) proporciona una señal de salida RS422, que será de +5 V CC. Para cualquier voltaje de entrada, obtendrá una salida de 0 V en un estado bajo, de lo contrario, 5 V en un estado alto.

RS422 (TTL)
RS422 (TTL)

Las salidas diferenciales RS422 proporcionarán una inmunidad al ruido excepcional, una respuesta de señal rápida y la capacidad de utilizar tramos de cable largos. La tensión de alimentación de los diferentes modelos de encoder varía de 4,5 a 5,5 Vcc o de 10 V a 30 Vcc.

Colector abierto NPN

Este tipo de salida es una salida de sumidero a través de un nivel de señal flotante una vez que la salida está apagada y la señal baja cuando está encendida. Este diseño de circuito es simple, por lo que se utiliza en aplicaciones basadas en longitudes de cable cortas. Un colector abierto normalmente es más vulnerable al ruido eléctrico en comparación con HTL o TTL.

Colector abierto NPN
Colector abierto NPN

Diagrama del circuito del codificador incremental

Los codificadores incrementales se utilizan como entradas en los circuitos basados ​​en Arduino. Estos se pueden usar para aumentar o disminuir los valores de las variables para diferentes tareas, como controlar la velocidad del motor o controlar el brillo del LED. Aquí, el módulo de codificador rotatorio utilizado para Arduino es KY-040. La configuración de pines de este módulo incluye cinco pines que se describen a continuación.

Configuración de pines KY-040
Configuración de pines KY-040
  • GND es una conexión a tierra.
  • VCC es un suministro de 5V o 3.3V.
  • SW es ​​una salida de un interruptor de botón (0 V cuando se presiona y 5 V cuando está inactivo).
  • DT es una salida de datos.
  • CLK es una salida de reloj.

A continuación se muestra un diagrama de cableado del codificador incremental.

Codificador incremental en interfaz con Arduino
Codificador incremental en interfaz con Arduino

En este circuito de cableado de codificador incremental, el codificador incremental simplemente se conecta a una placa Arduino UNO. El pin SW de este módulo se puede conectar directamente al pin 4 de Arduino, el pin CLK al pin 2 y el pin DT se conecta al pin -3 de la placa Arduino. El VCC de este módulo está directamente conectado a +5 V, y el pin GND de este módulo está conectado al pin GND del Arduino como se muestra a continuación.

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Una vez que se gira la perilla del codificador incremental, el programa Arduino detectará el cambio en la línea CLK. Después de eso, verifica el estado del pin DT.

Si ambos son similares, eso significa que el codificador se ha girado en la dirección CLK, si no, se ha girado en sentido contrario a las agujas del reloj. Mientras tanto, para cada detección, el valor del contador variable también se puede aumentar o disminuir según la dirección.

Programa de muestra para interfaz Arduino con codificador incremental

El siguiente programa para el estado del botón del codificador rotatorio. Si se presiona el botón, el programa imprimirá como «botón presionado» en el monitor y también imprimirá el valor actual del número de pulsos contados.

// Entradas de codificador rotatorio
#define CLK 2
#definir DT 3
#define SW 4

contador de enteros = 0;
int estadoActualCLK;
int últimoEstadoCLK;
Cadena actualDir=»»;

lastButtonPress largo sin firmar = 0;

configuración vacía () {

// Establecer pines del codificador como entradas
PinMode(CLK, ENTRAR);
pinMode(DT,ENTRAR);
pinMode(SW, INPUT_PULLUP);

// Configurar el monitor serie
Serie.begin(9600);

// Leer el estado inicial de CLK
últimoEstadoCLK = lectura digital(CLK);

}

bucle vacío() {

// Leer el estado actual de CLK
estadoActualCLK = lectura digital(CLK);

// Si el último estado y el actual de CLK son diferentes, entonces ocurrió un pulso
// Reaccionar a un solo cambio de estado para evitar el conteo doble
if (currentStateCLK != lastStateCLK && currentStateCLK == 1){

// Si el estado de DT es diferente del estado de CLK, entonces
// el codificador gira en sentido contrario a las agujas del reloj para disminuir
if (lectura digital (DT)! = CLK de estado actual) {
contador -;
actualDir = «CCW»;
} otro {

// El codificador gira en el sentido de las agujas del reloj por lo que incrementa
contador ++;
actualDir = «CW»;
}

Serial.print(«Dirección: «);
Serial.print(dirección actual);
Serial.print(» | Contador: «);
Serial.println(contador);
}

// Recuerda el último estado CLK
lastStateCLK = currentStateCLK;

// Lee el estado del boton
int btnState = lectura digital (SW);

// Si detectamos una señal BAJA, el botón se presiona
if (btnState == BAJO) {
//si han pasado 50ms desde el último pulso LOW, significa que el
//el botón fue presionado, soltado y presionado nuevamente
if (millis() – lastButtonPress > 50) {
Serial.println(«¡Botón presionado!»);
}

// Recordar el último evento de pulsación de botón
ultimoBotonPresionar = milis();

}

// Ponga un ligero retraso para ayudar a rebotar la reproducción
retraso (1);

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}

Codificador incremental frente a codificador absoluto

los diferencia entre codificador incremental y codificador absoluto entiende lo siguiente.

codificador incrementalcodificador absoluto
Es un tipo de codificador rotatorio.También es un tipo de codificador rotatorio.
Estos codificadores se utilizan para medir la velocidad, la posición y la distancia, pero este codificador no puede almacenar la última posición medida.Estos codificadores se utilizan para medir la posición angular pero este codificador puede mantener la última posición medida.
Este codificador necesita alimentación durante su funcionamiento.Este codificador necesita energía solo durante la reproducción.
Menor costo en comparación con el codificador absoluto.Alto costo en comparación con el codificador incremental.
Es menos complejo en comparación con un codificador absoluto.No es menos complejo.
No se requiere batería.Se requiere una batería.

¿Cómo elegir un codificador incremental?

Al seleccionar un codificador incremental para una aplicación específica, se deben considerar varios factores, como los siguientes:

  • Diámetro exterior.
  • Tipo de eje y diámetro.
  • Ruta de salida y longitud del cable.
  • Suministro de voltaje.
  • Tipo de señal de salida.
  • Cuenta de pulsos.
  • Técnica de salida de señal.

Ventajas desventajas

los ventajas del codificador incremental Incluya lo siguiente.

  • Muy simple de fabricar.
  • Determina la dirección, la velocidad.
  • Menos costos.
  • material sencillo
  • Fácil de usar.
  • Control de velocidad.
  • La funcionalidad de escalado es flexible.
  • Es muy fácil de usar porque es compatible con el codificador incremental de otro diseñador.

los desventajas del codificador incremental Incluya lo siguiente.

  • Todas las marcas en bruto son iguales.
  • Necesidad de establecer un punto de referencia.
  • Los resultados se perderán sin energía.

Aplicaciones

los aplicaciones de codificador incremental Incluya lo siguiente.

  • Estos codificadores normalmente se usan para calcular la velocidad de los sistemas mecánicos con fines de monitoreo o para dar retroalimentación para controlar el movimiento o ambos.
  • Estos codificadores se utilizan principalmente para calcular la posición angular en una amplia gama de industrias y aplicaciones, como automatización, máquinas herramienta, impresión, embalaje, etc.
  • Se utiliza en aplicaciones basadas en accionamiento por motor.
  • Estos codificadores cambian la posición angular o el movimiento de un eje en un código analógico o un código digital para reconocer el movimiento o la posición.

Así, se trata de Presentación de un codificador incremental y su funcionamiento. los características eléctricas de estos codificadores son: tensión de alimentación, consumo de corriente, tensión de salida, tiempo de subida y bajada y respuesta de frecuencia. Aquí hay una pregunta para usted, ¿cómo lee un codificador incremental?

Javired
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