Ingeniero Electronico

Capítulo 20. Adquisición y control automático. Posición

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DESPLAZAMIENTO Y POSICIÓN
ENCODERS
1.- MEDIDA DE LA POSICIÓN CON ENCODERS
1.1 INTRODUCCION
1.2 ENCODERS INCREMENTALES
1.3 CIRCUITO ELECTRÓNICO DEL ENCODER
1.4 MÓDULO DEL MOTOR PASO A PASO
1.5 REALIZACIÓN DE LAS PRÁCTICAS

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1. MEDIDA DE LA POSICIÓNCON ENCODERS.
1.1. INTRODUCCIÓN.
La creciente presencia de sistemas digitales para el tratamiento y presentación de la
información en los sistemas de medida y control hace muy atractivos aquellos transductores
que ofrecen directamente a su salida una señal en forma digital, por la sencillez que supone el
acondicionamiento de señales y su mayor inmunidad a las interferencias electromagnéticas.Hay que destacar que no existe prácticamente ningún fenómeno cuya transducción ofrezca
directamente una salida digital. Lo que se hace es convertir una magnitud analógica de
entrada en una señal digital por medio de un transductor, sin necesidad de convertir una
tensión analógica en su equivalente digital.
Las aplicaciones de los codificadores de posición son relativas a la medida y controlde
posición lineal y angular de alta resolución. Se emplean así en robótica, plotters, máquinas y
herramientas, posicionamiento de cabezales de lectura en discos magnéticos y de fuentes de
radiación en radioterapia, radares, orientación de telescopios…
Esta práctica se va a centrar en los transductores digitales, concretamente en los encoders .

1.2. ENCODERS INCREMENTALES.
En un codificadorde posición incremental hay un disco, con poca inercia, que se desplaza
solidario a la pieza cuya posición se desea determinar, por ejemplo, el eje de un motor. El
disco posee dos tipos de zonas: transparente (agujeros) y opaca, dispuestas de forma
alternativa y equidistante, tal como muestra la siguiente figura:

Mediante un cabezal de lectura fijo óptico se detecta el cambio de posiciónangular. La
simplicidad y economía de esta técnica no admiten duda, pero tiene una serie de
inconvenientes que conviene señalar:
1. La información sobre la posición se pierde en cuanto falla la alimentación del sistema, o
simplemente cuando se desconecta, y en presencia de fuertes interferencias.

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2. Es necesario un contadorbidireccional para poder tener una salida digital compatible
con los elementos de entrada-salida de un ordenador.
3. No permite detectar el sentido de avance si no se dispone de elementos adicionales a los
indicados en la figura anterior.
En este caso, la diferenciación de las zonas o sectores se lleva a cabo de forma óptica, pero
existen otras formas como la magnética o la eléctrica. Encualquier caso, la salida básica es un
tren de pulsos con un ciclo de trabajo del 50%. Si se deriva esta señal, se obtiene un pulso por
cada flanco ascendente o descendente, con lo que es posible aumentar por dos el número de
cuentas obtenido con un desplazamiento dado.

Los codificadores ópticos pueden estar basados en sectores:
- Opacos y transparentes.
- Reflectores y no reflectores.
-Franjas de interferencia.
En cualquier caso, en el cabezal de lectura fijo hay siempre una fuente de luz (normalmente
un LED) y un fotodetector (LRD, célula fotoeléctrica o fototransistor).
Los problemas asociados a este tipo de transductor son:
- Influenc ia del polvo ambiental.
- Variación temporal y térmica de las características de los elementos optoelectrónicos.
- Efecto de las vibracionessobre los posibles sistemas de enfoque.
Cuando se emplean sectores opacos y transparentes (cromo sobre vidrio, metal ranurado…),
el emisor y el detector deben situarse uno a cada lado del elemento móvil, haciendo las veces
de barrera fotoeléctrica y el disco ranurado de objeto a detectar.
Los codificadores que ofrecen mayor resolución son los ópticos. La resolución obtenida con
un encoger...