Codificadores Capacitivos, Magnéticos y Ópticos – Comparación de las Tecnologías

Características de las tecnologías de codificadores primarios

Codificadores Magnéticos Compuesto por un disco magnetizado giratorio con polos alternos y un sensor de efecto Hall o magnetorresistivo, un codificador magnético opera detectando cambios en los campos de flujo magnético. El codificador magnético es robusto y maneja muy bien los golpes y vibraciones, mientras que no se ve afectado por la entrada de aceite, suciedad y humedad. Por otro lado, son susceptibles a la interferencia magnética causada por motores eléctricos y tienen un rango de temperatura de operación viable limitado. Aunque se han realizado muchas mejoras a los codificadores magnéticos, típicamente ofrecen menor resolución y precisión que las alternativas ópticas y capacitivas.

Codificadores ópticos En comparación con un codificador magnético, un codificador óptico puede ofrecer una resolución y precisión más altas. Un codificador óptico consta de una fuente de luz LED (típicamente infrarroja) y fotodetectores ubicados en lados opuestos de un disco codificador hecho de vidrio o plástico. El disco codificador contiene una serie de líneas o ranuras alternas transparentes y opacas. A medida que el disco gira, el paso de la luz encendido/apagado a través de las ventanas proporciona las típicas pulsaciones cuadradas de cuadratura A & B. Aunque los codificadores ópticos han dominado el mercado del control de movimiento durante décadas, estos dispositivos también tienen desventajas inherentes. Debido a que un codificador óptico se basa en la "línea de visión", son particularmente susceptibles al polvo, la suciedad y el aceite. Los discos ópticos se construyen típicamente utilizando vidrio o plástico, lo que los hace propensos a daños por vibraciones y extremos de temperatura, así como a la contaminación durante el proceso de montaje en un motor. En operación, un codificador óptico también consume corriente superior a 100 mA y su vida útil está limitada en última instancia por el LED.

Codificadores capacitivos Un codificador capacitivo está compuesto por tres componentes principales: un rotor, un transmisor estacionario y un receptor estacionario. El rotor contiene un patrón sinusoidal y, a medida que gira, la señal de referencia de alta frecuencia del transmisor se modula de manera predecible. El codificador detecta los cambios en la reactancia-capacitancia en la placa receptora y los traduce, utilizando un algoritmo de demodulación, en incrementos de movimiento rotatorio.

Ventajas de los Encoders Capacitivos

Derivados de los mismos principios utilizados en los calibradores digitales, los codificadores capacitivos tienen un excelente historial desde que Same Sky lanzó la primera generación en 2006. La serie AMT ha demostrado ser altamente confiable y precisa, resolviendo muchos problemas de aplicación experimentados en tecnologías ópticas y magnéticas. Un codificador capacitivo es más robusto que un codificador óptico, tolerando una variedad de contaminantes ambientales como polvo, suciedad y aceite. Los codificadores capacitivos también resisten mucho mejor a la vibración y a los extremos de temperatura. Además, al no tener LED, tiene una vida útil más larga, una huella más pequeña y un menor consumo de corriente (6 a 18 mA) que un codificador óptico. Inmune a la interferencia magnética y al ruido eléctrico, es tan robusto como un codificador magnético, pero ofrece mayor precisión y resolución más alta.

Dada su naturaleza digital, los codificadores capacitivos también ofrecen una mayor flexibilidad, permitiendo a los usuarios cambiar la resolución del codificador. Con otras tecnologías, la resolución está determinada por el disco del codificador. Esto significa que un codificador óptico o magnético debe ser reemplazado cada vez que se necesita una resolución diferente. Las resoluciones programables disponibles en los codificadores capacitivos no solo son útiles para la optimización del sistema, particularmente al diseñar el lazo de control PID, sino que pueden reducir el mantenimiento de inventario, ya que un modelo puede ser utilizado en múltiples aplicaciones. La tecnología capacitiva también permite la posibilidad de ajustar digitalmente el pulso de índice y la alineación del codificador para la conmutación BLDC, mientras que sus capacidades de diagnóstico integradas proporcionan a los diseñadores acceso a datos valiosos del sistema para una rápida solución de problemas en el campo.

Resolviendo las concesiones

No importa cuáles sean los requisitos del sistema, un codificador capacitivo ofrece una alternativa versátil, rentable y confiable a las tecnologías de detección óptica o magnética. No solo proporciona un rendimiento superior en términos de precisión y confiabilidad en prácticamente cualquier condición ambiental, sino que su operación digital inherente también ofrece programabilidad y capacidades de diagnóstico mejoradas, al tiempo que sigue siendo compatible con la funcionalidad tradicional de los codificadores.