IACS TOPCON

IV Congreso Microelectrónica Aplicada (uEA 2013)

33

Encoder magnético para mediciones angulares de
alta preción

Miguel Ojeda

Elvio Heidenreich, Eduardo Zúñiga y Ricardo Amé

Facultad de Ingeniería
Universidad Nacional de Lomas de Zamora
Lomas de Zamora, Argentina
desarrollos@miky.com.ar

Facultad de Ingeniería
Universidad Nacional de Lomas de Zamora
Lomas de Zamora, Argentinaelvioh@gmail.com

Abstract—Se presenta el desarrollo de un sistema de medición
de ángulos basado en campos magnéticos permanentes y
adquisición de datos electrónicos, de muy alta precisión, para
aplicaciones en ambientes muy agresivos.
Keywords—encoder
electrónica industrial.

I.

magnético,

medición

de

ángulos,

INTRODUCCIÓN

Si bien existen numerosos desarrollos de medidores
magnéticos de ángulo de giro(“encoders”), no siempre son
aptos a condiciones extremas de utilización. Para aquellos
requerimientos en donde se exija muy alta precisión en la
medición, capacidad de hacerlo en ambos sentidos sin puesta a
0, y condiciones ambientales muy desfavorables (humedad,
temperatura y suciedad), no existen medidores de confiabilidad
que puedan garantizar los resultados. Frente a esta necesidad se
desarrolló unsistema magnético de medición continua de
ángulo de rotación que cumple con esas necesidades.
II.

ESTADO DEL ARTE EN “ENCODERS” MAGNÉTICOS

Tal vez sea la empresa SNR, fabricante de rodamientos, y
que lleva varios años trabajando en el desarrollo de sensores
magnéticos, la que más ha avanzado en este tipo de medidores.
Es creadora de la primera generación que mide sin contacto la
velocidad derotación. Más recientemente, una nueva
tecnología denominada ASB (Active Sensor Bearing:
rodamiento sensor activo) permite determinar, sin contacto, la
velocidad de rotación y las posiciones a partir de la medición
del campo magnético generado por un imán multipolar y un
sensor magnético de efecto Hall o de magneto resistencia
(AMR). Posteriormente, desarrolló un conjunto de imán/sensor
que controlala posición angular absoluta con alta resolución.
El imán se dispone en una segunda pista que incorpora
singularidades magnéticas y el sensor dispone de elementos
Hall integrados en silicio, dispuestos en cuerpos de forma de
pequeñas barritas y asociados en el mismo circuito integrado
(chip) a su circuito de acondicionamiento. Finalmente, se
trabajó en lo que se ha denominado la tercerageneración de
sensores magnéticos que consisten en una resistencia eléctrica
sensible al campo magnético, compuesta por dos capas

magnéticas conductoras separadas por una barrera aislante de
unos nanómetros (milésimas de micra) de espesor. Este último
desarrollo presenta importantes ventajas: mayor sensibilidad,
menor consumo eléctrico, mejor relación señal/ruido, y un
rango de temperatura más amplio.Todos estos sistemas, si bien precisos y pertinentes a las
aplicaciones para las que fueron desarrollados, presentan muy
elevados costos de manufactura y, en determinadas condiciones
de uso, pueden ser afectados por las condiciones ambientales.
III.

OBJETIVOS

Diseñar y construir un sistema de medición angular
continuo, confiable, de alta precisión, apto para trabajar en
condiciones ambientalesdesfavorables por la existencia de
temperatura, humedad y polvillo elevadas.
La precisión esperada es de 0,01 grado sexagesimal.
IV.

MÉTODO Y MATERIALES

El “HAL 810” de la firma Micronas es un circuito
integrado monolítico que proporciona una señal de salida
modulada por ancho de pulso (PWM). El ciclo de trabajo de la
señal PWM es proporcional al flujo magnético que atraviesa el
cuerpo del chip hal810 (Figura 1)

Figura 1. Ciclo de trabajo de la señal PWM, proporcional al flujo magnético.

El componente de campo magnético externo perpendicular
al chip genera una tensión de Hal. El circuito integrado
(integrated circuit: IC o chip) es sensible al norte magnético y

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