O feedback do encoder desempenha um papel crucial em muitas aplicações de automação. Quando especificado corretamente, um encoder proporciona resultados essenciais para o posicionamento eficiente a um custo compatível com o orçamento. No entanto, uma especificação incorreta pode prejudicar o desempenho do sistema. Para compreender como e por quê, é necessário explorar os conceitos de precisão, resolução e repetibilidade no contexto dos encoders.
Resolução do Encoder
A resolução do encoder se refere ao número de segmentos ou unidades de medição em uma única rotação de um eixo do encoder, ou a uma polegada/mm de uma escala linear. Geralmente, a resolução do encoder é medida em pulsos por rotação (PPR) para encoders incrementais e em bits para encoders absolutos.
Um pulso do encoder é a menor unidade de medida que o encoder pode registrar. Em outras palavras, é a granularidade com a qual o encoder monitora o equipamento. Em encoders ópticos, quanto mais marcações houver no disco, maior será a resolução.
Os encoders rotativos podem ter resoluções de até 10.000 PPR diretamente e 40.000 PPR com interpolação. Já as escalas lineares oferecem resoluções na ordem dos mícrons.
Um equívoco comum é acreditar que uma resolução mais alta sempre resulta em uma precisão melhor do sistema. No entanto, é fundamental entender que o aumento da resolução não compensará erros sistemáticos. Em outras palavras, se houver um erro intrínseco ao sistema, uma resolução mais alta não corrigirá esse problema.
Precisão do Encoder
A precisão do encoder mede o erro entre o valor lido pelo encoder e o valor físico real que está sendo medido. Essa precisão é geralmente expressa em minutos de arco ou segundos de arco, com 20 minutos de arco (0,3 graus) ou melhor sendo considerado um padrão de alta precisão. Alguns dispositivos de precisão podem atingir níveis tão baixos quanto 5 segundos (0,0014 graus).
A precisão de leitura de um encoder pode ser afetada por diversas fontes de erro, incluindo o próprio encoder. Por exemplo, variações nas larguras das linhas no disco óptico do encoder podem introduzir pequenos erros nos pulsos gerados.
Se o erro for conhecido, ele pode ser calibrado pelo controlador. Uma abordagem é utilizar um encoder externo de alta precisão para medir os erros, recalibrando o sistema para atingir um nível de precisão superior.
Em outros casos, o erro pode derivar do próprio equipamento sob monitoramento. Caixas de câmbio podem apresentar folgas, ou parafusos de avanço podem ter jogo em seu movimento. É importante notar que o encoder só pode relatar a posição do equipamento que está monitorando. Se houver um erro mecânico, o encoder não poderá melhorar o desempenho.
Repetibilidade do Sistema e Encoders
A terceira característica crucial dos encoders é a repetibilidade, que mede a capacidade do sistema de retornar consistentemente à mesma posição comandada. Geralmente, a repetibilidade é de 2 a 10 vezes melhor do que a precisão.
Assim como a precisão, a repetibilidade sofre contribuições de erros de várias fontes, incluindo o encoder e o equipamento sob monitoramento. Embora certos tipos de encoders, como os capacitivos, possam sofrer erros cumulativos ao longo de vários ciclos, essa é a exceção, não a regra.
Os encoders mais comuns em aplicações de automação, como os ópticos e magnéticos, são projetados para evitar erros cumulativos.
É um equívoco comum pensar que a compra de um encoder com alta repetibilidade sempre resultará em melhores resultados. Isso não é verdade.
Mesmo um encoder com repetibilidade quase perfeita não conseguirá melhorar um sistema com baixa repetibilidade mecânica. O papel do encoder é apenas relatar, e um sistema pode ter alta repetibilidade, mas ainda assim ser impreciso. Por outro lado, um sistema pode exibir alta precisão, mas pouca repetibilidade.
A precisão diz respeito ao valor absoluto do posicionamento, enquanto a repetibilidade quantifica a capacidade do sistema de reproduzir a mesma ação com a mesma precisão.
Embora alta precisão e alta repetibilidade possam parecer ideais, é importante lembrar que essas características aumentam o custo do sistema e podem não ser necessárias para todas as aplicações. A escolha do encoder deve equilibrar a precisão, resolução e repetibilidade de acordo com as necessidades específicas do projeto.
Em uma aplicação de escolha e posicionamento, por exemplo, pode ser mais vantajoso utilizar um encoder com precisão moderada, mas com alta repetibilidade. Erros de precisão podem ser calibrados, enquanto a repetibilidade garante consistência na posição final. Por outro lado, uma aplicação de corte de precisão pode requerer alta precisão, mas repetibilidade moderada.
Ao procurar otimizar o desempenho, os projetistas de sistemas devem escolher um encoder que ofereça a combinação adequada de precisão, resolução e repetibilidade para atender às demandas específicas da aplicação.
Se você estiver em busca de uma solução personalizada, não hesite em compartilhar seus requisitos, pois nossos engenheiros de aplicação estão à disposição para ajudá-lo a encontrar a solução certa. Entre em contato conosco!
