O feedback do encoder é essencial para o desempenho de muitos aplicativos de automação. Propriamente especificado, um encoder fornecerá os resultados necessários para suportar o posicionamento efetivo a um preço adequado ao orçamento. Indicado incorretamente, pode degradar o desempenho do sistema. Para entender como e por quê, precisamos discutir os conceitos de precisão, resolução e repetibilidade à medida que se aplicam aos encoderes.
Resolução do Encoder
A resolução do encoder é o número de segmentos ou unidades de medição em uma rotação de um eixo do encoder ou 1 in / mm de uma escala linear. A resolução do encoder é comumente medida em pulsos por revolução (PPR) para encoderes incrementais e bits para encoders absolutos.
Um pulso de encoder refere-se ao segmento mais pequeno de uma determinada quantidade física que o encoder pode medir ou exibir. Em outras palavras, é a granularidade com que o encoder pode monitorar o equipamento. Em um disco de código de encoder óptico, quanto mais densamente descrito o padrão, maior a resolução.
Os encoderes rotativos estão disponíveis com resolução de até 10.000 pulsos por revolução (PPR) diretamente e 40.000 PPR via interpolação. As escalas lineares oferecem resoluções na ordem dos microns.
Um mal-entendido comum em relação aos encoderes é assumir que uma resolução maior melhora a precisão do sistema como um todo. É importante notar que a resolução crescente não compensará o último tipo de erro (veja a figura 1). Adicionar mais pulsos por revolução pode melhorar a capacidade do encoder para relatar a posição, mas se houver um erro sistêmico, uma resolução maior não o corrigirá.
Precisão do Encoder
Os dois exemplos acima têm exatamente a mesma resolução (24 contagens), mas uma precisão dramaticamente diferente. Este é um exemplo de como a alta resolução não pode melhorar a precisão.
Precisão do encoder
A precisão do encoder é uma medida do erro entre o valor lido pelo encoder e o valor físico real que está sendo medido. A precisão do encoder é medida em arcminutes ou arcseconds com 20 arcminutes (0,3 graus) ou melhor geralmente considerado um encoder de alta precisão com alguns dispositivos de precisão na ordem de 5 arcseconds (0,0014 graus).
A precisão de uma leitura de encoder pode ser degradada por múltiplas fontes de erro. Uma dessas fontes pode ser o próprio encoder. As larguras das linhas no disco do encoder óptico podem variar, por exemplo. Isso pode apresentar um pequeno erro no tempo dos pulsos gerados pelo encoder. Se a quantidade de erro for conhecida, ela poderá ser calibrada pelo controlador. Um método de encontrar erro é usar um encoder externo de alta precisão para medir a quantidade de erro, recalibrar e, em seguida, remover o encoder de precisão para que o sistema possa funcionar com maior grau de precisão do que antes.
Em outros casos, o erro decorre do equipamento que está sendo monitorado. Uma caixa de velocidades pode ter uma folga, ou um parafuso de ligação pode ter jogado no seu movimento. É importante ter em mente que o encoder só pode informar sobre a posição do equipamento que está monitorando. Se houver um erro mecânico, o encoder não pode melhorar o desempenho.
Repetibilidade do sistema e encoderes
A terceira característica-chave dos encoderes é a repetibilidade. A repetibilidade é uma medida de quão consistente o sistema pode retornar à mesma posição comandada. Para encoderes, a repetibilidade normalmente seria 2-10 vezes melhor que a precisão. Como a precisão, a repetibilidade tem contribuições de erros de várias fontes, que incluem o encoder e o equipamento que está sendo posicionado. Embora certos tipos de encoderes, como encoderes capacitivos, sofram de erros cumulativos que se acumulam ao longo de vários ciclos, essa é a exceção e não a regra. Os tipos de encoder mais comuns utilizados para automação, como encoderes ópticos e magnéticos, são projetados para evitar erros cumulativos.
A repetibilidade do sistema pode ser reduzida por erros mecânicos no sistema, que podem incluir retrocessos de engrenagem, histerese, cintos incorretamente tensionados, etc. Tal como acontece com a resolução, os usuários freqüentemente assumem que comprar um encoder com muito alta repetibilidade dará os melhores resultados. Esse não é o caso. Mesmo um encoder com uma repetibilidade quase perfeita não pode melhorar em um sistema com pouca repetibilidade mecânica. Todo o encoder pode ser o relatório.
Um sistema pode ter uma repetibilidade muito alta e permanecer impreciso. Por outro lado, um sistema pode demonstrar alta precisão, mas pouca repetibilidade.
A precisão refere-se ao valor de posicionamento absoluto, enquanto a repetibilidade quantifica a capacidade do sistema para repetir a mesma ação com a mesma precisão. Alta precisão e alta repetibilidade podem parecer o ideal, mas o trade-off é alto custo do sistema e a aplicação pode não ser esse nível de desempenho. Entretanto, uma repetibilidade elevada pode ainda não satisfazer as necessidades do sistema se o aplicativo realmente enfatizar a precisão. O precisão e uma baixa repetibilidade geralmente não atendem a qualquer aplicação.
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