Qué es un codificador rotatorio: funcionamiento y sus aplicaciones

Un codificador es un dispositivo que se utiliza para cambiar un formato de datos a otro. En otras palabras, un dispositivo utilizado para detectar y transformar el movimiento mecánico en una señal o/p codificada analógica o codificada digitalmente. Los codificadores están disponibles en dos configuraciones, como lineal y rotativa, pero la configuración más utilizada es la rotativa. Así, un codificador rotatorio está diseñado en dos formas básicas como codificador absoluto y codificador incremental.

La mayoría de los codificadores rotatorios están diseñados con un disco ranurado de plástico o vidrio porque las líneas radiales en cada pista perturbarán el haz entre un par de fotoemisor-detector para generar pulsos digitales. Este artículo proporciona una descripción general de un codificador rotatorio y cómo funciona con las aplicaciones.

¿Qué es un codificador rotatorio?

Un codificador rotatorio (codificador de eje) es un dispositivo electromecánico, utilizado para cambiar el movimiento de un eje, la posición angular de un eje giratorio. Este codificador genera una señal eléctrica en base al movimiento de rotación, ya sea analógico o digital.

Estos se utilizan en una variedad de aplicaciones donde se requiere control o monitoreo, como robótica, controles industriales, lentes fotográficos, dispositivos de entrada de computadora como trackballs, ratones optomecánicos, reómetros de estrés controlado, etc.

los construcción de codificador rotatorio se puede fabricar utilizando diferentes partes como el eje del codificador, el disco de código o el disco giratorio que incluye etiquetas, fuente de luz que incluye placa electrónica, receptor de fotosensor IR, bloque óptico-mecánico que incluye engranajes, placa electrónica con convertidores de interfaz digital y procesadores de señal.

Configuración de pines

los configuración de pines del codificador rotatorio incluye cinco pines donde cada pin y su función se describen a continuación.

Configuración de pines del codificador rotatorio
  • Pin1 (tierra): Este es un pin de tierra
  • Clavija 2 (CCV): Este es el pin de suministro de voltaje positivo que funciona con 3.3V o 5V.
  • Clavija 3 (SW): Este es el interruptor de botón pulsador bajo activo. Una vez que se presiona el botón, el voltaje será BAJO.
  • DT (Salida B): Esto es similar a la salida del reloj; sin embargo, está atrasado con un cambio de fase de 90°. Por lo tanto, esta salida se puede utilizar para decidir la dirección de rotación.
  • CLK (Salida-A): Esta es la señal de salida principal, utilizada para determinar la cantidad de rotación. Cada vez, la perilla del codificador girará un solo paso en cualquier dirección. La salida del ‘CLK’ pasará por un solo ciclo ALTO y luego BAJO

Funcionamiento del codificador rotatorio

En el codificador rotatorio podemos observar como se generan las señales de onda cuadrada. Generalmente, este codificador comprende un disco, regularmente espaciado con áreas de contacto. La conexión de estas áreas de contacto se puede realizar en el pin C común y en otros dos pines de contacto separados como A y B que se muestran a continuación.

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Funcionamiento del codificador rotatorio
Funcionamiento del codificador rotatorio

El disco de este codificador comenzará a girar lentamente y los dos pines como A y B estarán en contacto a través del pin común. Por lo tanto, la generación de dos señales de salida de onda cuadrada se puede realizar en consecuencia.
Aquí la posición de rotación se puede determinar usando una de las dos salidas. Pero, si queremos decidir la dirección de rotación, tenemos que considerar ambas señales simultáneamente.

Podemos observar que las dos señales o/p se desplazan 90 grados entre sí. Si este codificador gira en el sentido de las agujas del reloj, la salida A estará después de la salida B.

Cada vez, si contamos los pasos, la señal irá de menor a mayor o de mayor a menor. En ese momento, podemos observar que las dos señales de salida como A y B tendrán valores invertidos.

Si este codificador gira en sentido contrario a las agujas del reloj, ambas señales de salida tendrán valores idénticos. Teniendo esto en cuenta, podemos simplemente programar el controlador para que estudie la posición del codificador y la dirección de rotación.

Tipos de codificadores rotatorios

Estos codificadores se clasifican en dos tipos que incluyen lo siguiente.

  • Tipo incremental
  • tipo absoluto

Codificador rotatorio incremental

El codificador rotatorio incremental se utiliza para proporcionar una secuencia de ondas bajas y altas. Estas ondas especificarán el movimiento de posición. Estos tipos de codificadores proporcionarán una secuencia de señales periódicas en forma de pulsos debido al movimiento giratorio del eje.

La velocidad de un objeto se puede medir contando pulsos durante un período de tiempo. Estos pulsos se pueden contar simplemente desde un punto de referencia para determinar la posición, si no la distancia recorrida.

L’encodeur rotatif incrémental génère deux signaux o/p numériques où les relations de phase entre ces deux capteurs décideront si l’arbre de l’encodeur tourne dans le sens des aiguilles d’une montre sinon dans le sens inverse des aiguilles d’une Reloj. Por lo tanto, utilizando este codificador, la posición se puede determinar de forma sencilla.

Una vez que el diodo emisor de luz produce luz, la transmitirá a través de un disco de cristal. Una vez que esta señal de luz es recibida por un fotosensor, se puede generar una señal sinusoidal, que se transforma en un tren de pulsos o una onda cuadrada. La onda del pulso se puede transmitir al contador giratorio que transmitirá la señal para generar la función preferida.

Codificador rotatorio absoluto

Se utiliza un codificador rotatorio absoluto para mantener la información de posición después de desconectar la alimentación del codificador rotatorio. La posición de este codificador está disponible instantáneamente tan pronto como se enciende la alimentación.

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Este codificador incluye diferentes anillos de código a través de diferentes pesos de bits que proporcionan una palabra de datos para indicar la posición absoluta del codificador rotatorio en una sola revolución. Por lo tanto, este tipo de codificador también se denomina codificador absoluto paralelo.

Un codificador rotatorio absoluto de varias vueltas consta principalmente de engranajes adicionales y ruedas codificadoras. Una rueda de alta resolución puede medir la rotación fraccionaria de baja resolución y las ruedas codificadoras de engranajes de baja resolución pueden registrar las revoluciones completas del eje.

Diagrama de conexión del codificador rotatorio

El diagrama de cableado del codificador rotatorio con Arduino se muestra a continuación. Un codificador rotatorio con un eje puede cambiar la posición angular si no el movimiento de un eje. La salida de este codificador proporciona información sobre el movimiento del eje que generalmente se procesa en controladores o procesadores en información como la distancia, la posición y la velocidad. La rotación del eje es de 360 ​​grados.

Los materiales necesarios para este diagrama de cableado incluyen principalmente un Arduino Uno, un codificador rotatorio, un cable USB3, cables de puente hembra a macho, etc.

Interfaz de codificador rotatorio con Arduino
Interfaz de codificador rotatorio con Arduino

los Interfaz del codificador rotatorio con un Arduino Uno se puede hacer como se menciona a continuación.

  • Conecte el pin VCC del codificador al pin de 5V del Arduino
  • Conecte el pin GND del codificador al pin GND del Arduino
  • Conecte el pin CLK del codificador al pin D3 del Arduino
  • Conecte el pin CLK del codificador al pin D4 del Arduino

Una vez realizadas las conexiones, conecte la placa Arduino Uno a su PC. Descarga el codificador a tu placa Arduino Uno. Haga clic en herramientas->seleccione monitor en serie y encontrará COMENZAR en el monitor en serie. Entonces, ahora puede comenzar a girar el eje del codificador y observar la salida impresa en el monitor en serie.

Una vez que haya girado el árbol en el en el sentido de las agujas del reloj, el monitor serie imprimirá el recuento del codificador.

Código para leer un codificador rotatorio interconectado con un Arduino Uno

A continuación se muestra el código

/***************
*VCC a 5V*
*GND a GND*
*CLK a D3*
*CLK a D4*
*************/
intpinA = 3;
intpinB = 4;
int codificadorPosCount = 0;
int pinAúltimo;
int aVal;
bCW booleano;
configuración vacía ()
{
//SET pinA y pinB y entrada
pinMode(pinA, ENTRADA);
pinMode(pinB,ENTRADA);
pinALast = digitalRead(pinA);//Leer pin A
Serial.begin(9600);
Serial.println(«COMENZAR»);
Serial.println();
}
bucle vacío()
{
aVal = lectura digital (pinA);
if (aVal != pinAúltimo)
{
if (digitalRead(pinB) != aVal) // Giramos en el sentido de las agujas del reloj
{
codificadorPosCount++;
bCW = verdadero;
}
otro
{
bCW = falso;
codificadorPosCount–;
}
si (bCW)
{
Serial.println(«Rotar en el sentido de las agujas del reloj»);
}
otro
{
Serial.println(«Rotar en sentido contrario a las agujas del reloj»);
}
Serial.print(«Número de codificadores: «);
Serial.println(contadorPosCodificador);
Serial.println();
}
pinÚltimo = aVal;

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El código a Interfaz de un codificador rotatorio con el microcontrolador es el mismo que el anterior, excepto que se deben usar las API específicas del microcontrolador.

Ventajas

los ventajas de un codificador rotatorio Incluya lo siguiente.

  • Estos son confiables
  • Exacto
  • la resolucion es alta
  • El tamaño es compacto.
  • Menos comentarios de costos
  • Electrónica integrada
  • Se puede incluir en aplicaciones existentes

los desventajas de un codificador rotatorio Incluya lo siguiente.

  • Es vulnerable a los contaminantes del aceite, la suciedad y el polvo.
  • La interfaz de fuente de luz directa.

Aplicaciones

los aplicaciones de codificador rotatorio Incluya lo siguiente.

  • Estos se utilizan cuando se requiere monitorear la velocidad, la dirección, la aceleración y la tasa de rotación.
  • Estos se utilizan en diferentes industrias como la manipulación de materiales, el embalaje y el transporte.
  • En automatización, estos codificadores se utilizan como sensores de velocidad, ángulo, aceleración y posición.
  • Estos se utilizan para medir el movimiento lineal usando cremalleras, husillos, cables o ruedas de medición.
  • Estos codificadores se utilizan para cambiar la entrada mecánica en señales eléctricas utilizando tacómetros, medidores, sistemas PLC y PC en industrias.
  • Estos se utilizan en embalaje, maquinaria de montaje, sistemas de indicación, impresoras, máquinas CNC, máquinas de prueba, robótica, textiles, realimentación de motores, equipos médicos, taladros y etiquetadoras.

¿Qué precisión tiene un codificador rotatorio?

La precisión de los codificadores rotatorios se puede expresar generalmente en grados o en segundos de arco.

¿Cuál es el codificador más preciso?

Un codificador de eje óptico absoluto es el más preciso porque su precisión típica es de 0,18 grados (10,8 minutos de arco) y su precisión máxima es de 0,25 grados.

¿Puede un codificador ser un transductor?

Sí, un transductor tiene la capacidad de transmitir y aceptar datos.

¿Para qué se utiliza un codificador rotatorio?

Los codificadores rotatorios se utilizan principalmente para controlar la velocidad de la cinta transportadora y su dirección de movimiento.

¿Cómo funciona un codificador angular?

Un codificador de ángulo es un tipo de sensor de posición que se utiliza para medir la posición angular del eje giratorio.

Así, se trata de una descripción general de un codificador rotatorio y su funcionamiento. Estos codificadores fallarán en ciertas condiciones adversas. En tales situaciones, existen principalmente tres causas comunes de falla del codificador, como la contaminación del líquido, la sobrecarga mecánica del cojinete y la falla de la salida de la señal. Entonces, el codificador rotatorio dejará de funcionar o el sistema funcionará aleatoriamente. Aquí hay una pregunta para usted, ¿cuál es la función de un decodificador?

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