Design do codificador digital

Tipos de encoders digitais

Um **projeto de encoder digital** é um circuito eletrônico complexo que cria uma representação digital de um sinal de entrada, como sua velocidade, posição ou movimento. Os projetistas podem criar diferentes tipos de encoders com base em sua aplicação pretendida. Aqui estão alguns tipos comuns de encoders:

• Rotativo

  Esses encoders de eixo rotativo medem a rotação de um objeto em torno de um eixo fixo. O projeto de encoders rotativos terá um eixo rotativo conectado ao objeto que está sendo medido. À medida que o eixo gira, os sensores detectam esse movimento rotacional e o codificam em um sinal digital. Os usuários encontrarão encoders rotativos em aplicações que exigem posição angular, velocidade e direção de rotação, como motores elétricos, juntas robóticas e sistemas servo.

• Linear

  Encoders lineares medem o deslocamento linear ou a posição de um objeto ao longo de um caminho reto. Como seus homólogos rotativos, eles também têm uma parte móvel que se traduz ao longo de um caminho definido. À medida que essa parte se move, os sensores detectam o movimento linear e o convertem em um sinal digital. Os encoders lineares são úteis para aplicações que exigem posicionamento linear preciso, como máquinas CNC, esteiras transportadoras e atuadores industriais.

• Absoluto

  Um encoder digital absoluto fornece um código de saída digital exclusivo para cada posição em sua faixa de movimento. Ele faz isso usando um sistema de codificação que atribui um código distinto a cada posição possível. Isso permite que os usuários conheçam a posição exata do objeto que está sendo medido, mesmo quando a energia está desligada ou há uma falha no sistema. Os encoders absolutos são prevalentes em aplicações onde o conhecimento da posição precisa é crítico, como braços robóticos, sistemas aeroespaciais e equipamentos automatizados.

• Incremental

  Ao contrário do encoder absoluto, o encoder incremental fornece informações de posição relativa. Ele faz isso gerando uma série de pulsos à medida que o objeto que está sendo medido se move. Os usuários podem então contar esses pulsos para determinar a direção e a extensão do movimento. Os encoders incrementais são comumente usados ​​em aplicações que exigem contagem ou medição de deslocamento angular ou linear, como velocímetros, odômetros e sistemas de controle de posição.

Funções e características do projeto de encoder digital

Existem muitas aplicações úteis para encoders no projeto de encoder digital. Essas incluem o amplo setor industrial, equipamentos médicos, aeroespacial, transporte, robótica, automotivo e muitos mais.

• Funções:

  Os encoders digitais têm muitas funções importantes. Eles amplificam os sinais, os modulam e também ajudam na direção e no controle. Eles aumentam a precisão da medição de ângulos e velocidades, ajudando assim a fornecer medição e controle precisos em muitas aplicações diferentes.

• O projeto de encoder digital:

  Este projeto fornecerá algumas informações úteis sobre como os encoders digitais funcionam, quais são suas aplicações, os tipos de encoders disponíveis e os benefícios do uso desses sistemas. Também dará alguma visão sobre o sistema de projeto de encoder digital e seu funcionamento.

• Projeto geral de encoder:

  O projeto geral de um encoder consiste em vários componentes que incluem um elemento sensor que é responsável por medir o ângulo de rotação. Existe também um conversor que muda o sinal de saída analógico para um sinal digital. Além disso, existe um sinal de saída que fornece o sinal codificado, e uma fonte de alimentação é necessária para o funcionamento adequado do encoder. Esses encoders também têm controladores para regular e controlar o sinal de saída.

• Operação do encoder:

  Para que o encoder funcione corretamente, o sinal de entrada (que pode ser angular, linear, etc.) deve ser convertido em uma saída digital. Essa saída digital pode então ser usada em aplicações como medição de velocidade, controle de motor, feedback de posição, etc. Os encoders podem fornecer controle preciso e ajudar no funcionamento suave de sistemas mecânicos.

Aplicações do projeto de encoder digital

• Eletrônicos de consumo:

  Encoders digitais podem ser encontrados em vários eletrônicos de consumo como gravadores de vídeo, câmeras digitais, videogames e equipamentos de áudio, entre outros. Eles ajudam a converter sinais em formatos digitais que podem ser armazenados e processados, melhorando o desempenho geral do dispositivo.

• Produção de mídia e transmissão:

  As indústrias de produção de mídia e transmissão usam esses encoders para compactar e transformar sinais de mídia/áudio em formatos digitais para transmissão e criação. Os sistemas de encoder digital permitem que som e vídeo sejam transmitidos como sinais digitais.

• Telecomunicações:

  No campo das Telecomunicações, dispositivos de rede como switches e roteadores usam encoders digitais para converter sinais elétricos em formatos digitais. Isso auxilia no processamento de sinal, detecção e transmissão de voz ou dados com distorção mínima.

• Automação Industrial:

  As indústrias podem ter máquinas equipadas com encoders digitais para medir e controlar o movimento rotacional ou linear com precisão. Essa função é crucial para aumentar a produtividade e manter plantas modernas ou processos de fabricação.

• Aeroespacial e Defesa:

  As indústrias aeroespacial e de defesa implementam encoders digitais em várias aplicações como: equipamentos de comunicação, sistemas de navegação e sensores para transformar dados ou sinal e melhorar a eficiência operacional. Os sistemas de controle de voo também utilizam encoders para determinar a posição das superfícies de controle para manobras precisas.

• Imagem Médica:

  Equipamentos de imagem médica como máquinas de ultrassom, ressonância magnética ou tomografia computadorizada usam encoders digitais para transformar sinais analógicos em formatos digitais para imagem e diagnóstico precisos. Esses encoders digitais também podem melhorar a mobilidade de dispositivos médicos.

• Aplicações Automotivas:

  Encoders digitais são usados ​​na indústria automotiva para controlar e monitorar várias funções, como teste de motores, veículos elétricos e aplicações robóticas. Eles ajudam a determinar a posição, velocidade e direção de partes móveis no veículo.

Como escolher projetos de encoder digital

Ao escolher um projeto para um encoder em aplicações digitais, vários fatores importantes devem ser considerados para garantir desempenho ideal, confiabilidade e adequação à aplicação pretendida. Abaixo estão alguns fatores a serem considerados:

• Requisitos de aplicação: A primeira etapa na escolha de um projeto adequado é entender completamente os requisitos da aplicação. Considere o formato de sinal necessário (por exemplo, binário, código Gray), o número de bits (resolução) e a potência consumida. Além disso, entenda as temperaturas máxima e mínima em que o encoder operará e a taxa de dados máxima.

• Complexidade do projeto: O projeto de um encoder digital pode variar em complexidade de simples a avançado. Um projeto de encoder binário será mais simples em comparação com outros. Ele terá menos componentes e implementações mais fáceis do que um projeto mais complexo. O projeto escolhido deve ser diretamente proporcional aos requisitos da aplicação.

• Tipo de encoder: Escolha o tipo de encoder que atenda às necessidades da aplicação. Isso pode ser um encoder rotativo ou linear. Considere as seguintes perguntas: A aplicação exige codificação absoluta ou relativa? As condições de trabalho exigem um encoder rígido ou um flexível? Os rígidos são mecânicos e rotativos, enquanto os flexíveis são macios e lineares.

• Número de entradas: O desempenho do encoder é diretamente afetado pelo número de entradas que ele possui. Portanto, ao fazer uma escolha, considere o número de entradas que o encoder possui e sua aplicabilidade à tarefa em questão. Um encoder multiplexador de 4 para 1 tem quatro entradas de dados e uma saída, enquanto um encoder de 16 tem 16 entradas de dados e uma saída.

• Formato de saída: Os sinais de saída desejados devem ser considerados ao escolher um projeto. Diferentes projetos de encoder produzem diferentes formatos de saída. Certifique-se de que o escolhido esteja alinhado com as expectativas.

• Fonte de alimentação e consumo: Avalie as necessidades de fonte de alimentação e consumo do projeto proposto, especialmente as tensões e correntes da fonte de alimentação. Determine se o encoder pode funcionar efetivamente dentro de seus limites e se pode ser alimentado por baterias ou energia solar.

• Tamanho e embalagem: Considere os requisitos de tamanho e embalagem da aplicação. Os projetos super pequenos são ideais para aplicações com espaço limitado.

• Custo: Avalie os custos em relação aos benefícios ao tomar decisões de projeto. Isso deve ser feito cuidadosamente, ponderando as despesas em cada etapa em relação aos benefícios tangíveis e intangíveis relacionados à tomada de uma decisão.

Projeto de encoder digital Q&A

Q1: Qual é a importância da tensão da fonte de alimentação em um projeto de encoder digital?

A1: A tensão da fonte de alimentação é um requisito fundamental de projeto para encoders digitais. Ele protege contra tensões que podem danificar o encoder. Além disso, garante que o encoder opere suavemente, pois uma tensão muito baixa pode impedir o funcionamento adequado.

Q2: Qual o papel do tipo de saída na seleção de encoders digitais?

A2: O tipo de saída é uma consideração crítica na seleção de encoders digitais porque determina se a saída do encoder está em um formato compatível com a entrada do sistema.

Q3: Como a resolução influencia a seleção do encoder?

A3: A resolução se relaciona diretamente com a precisão na determinação da posição de um eixo, daí sua importância no projeto de encoder digital. É um fator crítico na seleção e aplicação do encoder.

Q4: Quais são os usos potenciais para encoders com menor resolução?

A4: Aplicações onde a resolução do encoder não é crítica, como esteiras transportadoras ou ventiladores de baixa velocidade, são usos potenciais para encoders com menor resolução.