Quando você precisa medir a velocidade, a direção do movimento ou a posição de um eixo rotativo, provavelmente precisará de um encoder rotativo. E quando chegar a hora de escolher um, existem dois tipos principais a serem considerados: o encoder incremental e o encoder absoluto.

Fazer a escolha certa é importante, e é por isso que reunimos este breve guia sobre encoders absolutos, para ajudá-lo a entender o que são, como eles diferem dos encoders incrementais e as situações em que você pode precisar de um.

O que é um Encoder Absoluto?

Um encoder absoluto fornece um valor de posição ou palavra de dados exclusivo em cada ponto de rotação, representando a posição “absoluta” do encoder. A partir do momento em que você o liga, um encoder absoluto pode informar a posição exata do eixo rotativo que está medindo. Ele faz isso usando um sensor óptico, magnético ou capacitivo para ler um código exclusivo de um disco que gira com o eixo. Crucialmente, um encoder absoluto pode fazer isso sem precisar girar o eixo e pode acompanhar essa posição mesmo em casos de perda temporária de energia. Quanto mais códigos exclusivos houver no disco do encoder, mais precisa será sua leitura de posição.

As resoluções são representadas em termos de bits (dígitos binários) que correspondem ao número de palavras de dados exclusivas em uma revolução. Os encoders absolutos também vêm em variações de volta única e multivoleta. Os encoders de volta única fornecem dados de posicionamento em uma revolução completa, 360°, com a saída repetindo para cada revolução do eixo. Os encoders multivoleta também fornecem dados de posicionamento em uma única volta, mas têm um contador de “voltas” adicional que mede o número de revoluções.

Encoders Absolutos vs. Incrementais

Por outro lado,, um encoder incremental funciona gerando pulsos conforme o eixo gira. Um encoder incremental típico gera 2 ondas quadradas defasadas em 90 graus. Esses pulsos devem ser rastreados ou contados por eletrônicos externos ao encoder.

Formas de onda típicas de encoder incremental defasadas em 90°

As resoluções são representadas pelo número de pulsos por revolução, PPR, e representam o número de pulsos altos que um encoder incremental terá de qualquer uma de suas saídas de onda quadrada.

Como a saída de um encoder incremental está sempre em 1 de 4 estados repetidos, o encoder deve ser referenciado a um local fixo conhecido ou “início” para fornecer informações de posicionamento significativas. A partir do local de início, geralmente alinhado com o pulso de índice do encoder, a mudança incremental na rotação do eixo pode então ser rastreada e a posição absoluta do eixo conhecida. Isso deve acontecer toda vez que você liga o encoder incremental ou em casos de perda temporária de energia. Consequentemente, leva mais tempo para obter a leitura da posição absoluta – e o eixo precisa girar para fornecê-la.

Os encoders incrementais são menos complexos do que os modelos absolutos e, portanto, normalmente menos caros (embora a diferença de preço esteja diminuindo). Se você estiver apenas monitorando a velocidade, a direção do movimento ou a posição relativa, um encoder incremental geralmente é a melhor opção, mas quando a posição absoluta é sua principal preocupação, um encoder absoluto é o caminho a seguir.

Por que selecionar um encoder absoluto em vez de um encoder incremental?

Em primeiro lugar, porque um encoder absoluto mantém a posição do eixo, a posição é conhecida assim que você fornece energia a ele. Você não precisa esperar que uma sequência de calibração ou homing seja concluída e pode obter os dados de posição de que precisa mais rapidamente na inicialização ou após uma falha de energia, mesmo que o eixo tenha sido girado enquanto o encoder estava desligado.

Conhecer a posição absoluta na inicialização pode ser essencial em muitos sistemas, onde em certas posições é seguro continuar girando o eixo em uma direção, mas não na outra. Dependendo da aplicação, errar isso pode causar danos ao equipamento, lesões corporais ou pior. Em situações como essas, é fundamental que você saiba a posição exata do seu dispositivo rotativo antes que qualquer peça se mova.

Igualmente importante, um encoder absoluto fornece a posição real em tempo real. À medida que mais e mais sistemas estão se tornando digitais com conexões a um barramento de comunicação central, ser capaz de consultar o encoder para obter a posição em tempo real quando e conforme necessário, com latência mínima, é de grande benefício. Para acompanhar sua posição com um encoder incremental, mesmo após a sequência de homing, você precisa acompanhar todos os pulsos com circuitos externos (normalmente via decodificação em quadratura). Além dos circuitos externos necessários, isso também significa que há alguma latência na determinação da posição.

Os encoders absolutos geram uma “palavra” digital exclusiva para cada posição em sua resolução declarada

Existem outros benefícios também. Os sistemas que implementam encoders absolutos são geralmente menos suscetíveis a ruído elétrico porque obtêm a posição lendo um código com verificação de erros de encoders binários ou digitalmente por meio de um barramento serial, em vez de encoders incrementais que precisam contar pulsos.

Ligado a isso está o fato de que é relativamente simples combinar mais de um encoder absoluto no mesmo sistema – talvez para automação de fábrica ou em um braço robótico com várias juntas. Se você usar encoders incrementais, monitorar as saídas de vários dispositivos pode se tornar muito complicado, exigindo poder de processamento significativo. Mas com encoders absolutos, particularmente aqueles que você pode conectar a um barramento de comunicação central, você pode obter dados de cada um individualmente, o que requer muito menos poder de processamento para interpretar a leitura.

Aplicações de Encoder Absoluto

Tendo exposto as principais diferenças entre encoders absolutos e incrementais, vamos analisar brevemente alguns cenários específicos onde os encoders absolutos são usados.

Um mercado-chave é a robótica – uma área em rápida expansão que abrange uma ampla variedade de setores. Na manufatura, você encontrará braços robóticos usados para montagem, soldagem, pintura por spray e outras tarefas. Você também os encontrará na área da saúde. A cirurgia remota, por exemplo, requer grandes quantidades de informações posicionais excepcionalmente precisas de braços robóticos. Robôs de assistência domiciliar são outro caso de uso emergente para encoders absolutos.

No entanto, esta é apenas uma área, com mais sistemas se tornando digitais e a diferença de preço entre encoders incrementais e absolutos diminuindo, a variedade de aplicações para encoders absolutos está se tornando quase infinita, tanto nos mercados industrial quanto no de consumo. De portões automatizados e gimbals de câmera à automação de fábrica, os encoders absolutos são uma maneira altamente eficaz e cada vez mais econômica de determinar a posição.

Opções de Encoder Absoluto

Escolher o tipo certo de encoder para o design do seu produto é essencial, e é por isso que é tão importante entender as principais diferenças entre encoders incrementais e absolutos. Com as diferenças de preço diminuindo e as tecnologias mudando, os encoders absolutos oferecem muitas vantagens distintas sobre suas contrapartes incrementais, tornando-os uma opção intrigante para seus requisitos de feedback de posição.