Como componente central de retroalimentación en motor electrico En los sistemas de control, los codificadores se utilizan para detectar la posición, la velocidad y la dirección del rotor en tiempo real. Su precisión y confiabilidad afectan directamente el desempeño del control del motor. Este artículo detalla sistemáticamente los principios de aplicación, clasificación, estándares de instalación, fallas comunes y medidas de solución de problemas.
1.1 Principios básicos
Los codificadores convierten el desplazamiento mecánico o la posición angular en señales eléctricas digitales o analógicas utilizando tecnologías de detección fotoeléctrica, magnetoeléctrica o capacitiva. Los componentes principales incluyen:
• Disco de código: Un disco giratorio con rejillas periódicas (ópticas) o polos magnéticos (magnéticos).
• sensores: Lee la señal del disco de código y la convierte en pulsos eléctricos (por ejemplo, fototransistores, elementos Hall).
• Circuito de procesamiento de señal: Amplifica, da forma y emite señales estándar (por ejemplo, TTL, HTL, SSI).
1.2 Modos de funcionamiento
• Codificadores incrementales: Pulsos de fase A/B de salida (desplazamiento de fase de 90° para detección de dirección) y un pulso de índice de fase Z. El desplazamiento relativo se calcula mediante el conteo de pulsos.
• Codificadores absolutos: Proporciona un código binario único (por ejemplo, código Gray) para cada posición, conservando los datos de posición incluso después de un corte de energía.
|
Base de clasificación |
Tipo |
Características y aplicaciones |
|
Tipo de señal |
Codificador incremental |
Bajo costo, requiere referenciado, adecuado para control de velocidad (por ejemplo, servomotores) |
|
|
Codificador absoluto |
Salida directa de posición absoluta, sin necesidad de referenciado, ideal para posicionamiento de precisión (por ejemplo, máquinas CNC) |
|
Principio de detección |
Codificador óptico |
Alta resolución (hasta 0,001°), sensible a la contaminación, utilizado en entornos limpios |
|
|
Codificador magnético |
Resistente al aceite/polvo/vibración, resolución moderada (0,1°–1°), adecuado para entornos industriales |
|
|
Codificador capacitivo |
Fuerte antiinterferencia, alto costo, utilizado en instrumentos de precisión. |
|
Interfaz de salida |
Paralelo (TTL/HTL) |
Transmisión rápida, mala inmunidad al ruido, corta distancia (≤10m) |
|
|
Serie (SSI/BiSS) |
Resistente al ruido, larga distancia (≤100m) |
|
|
Autobús (Profibus/EtherCAT) |
Para sistemas de control sincronizados de varios ejes |
3.1 Instalación mecánica
• Alineación del eje: Descentramiento radial ≤0,02 mm, oscilación axial ≤0,01 mm (calibrado con un indicador de cuadrante).
• Montaje: Utilice acoplamientos flexibles o soportes amortiguadores para evitar la transferencia de vibraciones.
• Protección: Los codificadores ópticos requieren cubiertas antipolvo; Los codificadores magnéticos deben estar a ≥50 cm de fuentes magnéticas fuertes (por ejemplo, inversores).
3.2 Conexión eléctrica
• Blindaje y puesta a tierra: Utilice cables blindados de par trenzado con conexión a tierra de un solo punto (lado del controlador).
• Aislamiento de energía: La fuente de alimentación del codificador debe estar separada de la alimentación del motor (recomendado: regulado por 5 V/24 V CC).
• Supresión de ruido: Mantenga los cables de señal a ≥30 cm de líneas de alto voltaje; agregue núcleos de ferrita si es necesario.
4.1 Pérdida/Anormalidad de la Señal
• Síntomas: Vibración del motor, desviación de posición o alarmas del controlador (p. ej., "Falla del codificador").
• Causas:
► Cable roto/blindado o mal contacto.
► Contaminación del disco de código (polvo en codificadores ópticos; desechos metálicos en codificadores magnéticos).
► Fluctuación de la tensión de alimentación (
• Soluciones:
► Vuelva a terminar los conectores o reemplace los cables dañados.
► Discos de código limpio (ópticos: toallitas con alcohol; magnéticos: cepillo no magnético).
► Estabilice el voltaje con un regulador lineal.
4.2 Degradación de la precisión
• Síntomas: Mayor error de posicionamiento o desviación de repetibilidad.
• Causas:
► Disco codificado suelto debido a la vibración.
► Expansión térmica (discos metálicos).
► Desgaste de los rodamientos que provoca excentricidad.
• Soluciones:
► Apretar los tornillos; aplique fijador de roscas.
► Utilice discos codificados de baja expansión (p. ej., rejillas de vidrio).
► Reemplace los cojinetes y recalibre la alineación.
4.3 Daño mecánico
• Síntomas: Disco de código rayado o soporte del sensor doblado.
• Causas:
► Instalación inadecuada (p. ej., martillazos).
► Intrusión de objetos extraños (por ejemplo, metal碎片卡入).
• Soluciones:
► Reemplace las piezas dañadas; utilizar herramientas adecuadas.
► Actualice a gabinetes IP65+.
5.1 Instalación y depuración
• Evite la conexión en caliente para evitar daños por ESD.
• Gire manualmente el motor una vez antes de encenderlo para verificar si hay obstrucciones.
5.2 Mantenimiento
• Inspeccione los cables cada 6 meses (enfóquese en las curvas).
• Limpiar los codificadores ópticos cada 2.000 horas (paño sin pelusa + alcohol puro).
• Para entornos de alta temperatura (>70°C), utilice codificadores de alta temperatura (-40~120°C).
5.3 Flujo de diagnóstico de fallas
Paso 1: Verifique la fuente de alimentación y el cableado.
Paso 2: Cambie el codificador para aislar fallas.
Paso 3: Utilice un osciloscopio para analizar la integridad de la señal.
|
Tipo de falla |
Soluciones clave |
Medidas preventivas |
|
Pérdida de señal |
Limpiar disco de código, reparar blindaje |
Utilice cables blindados; evitar interferencias |
|
Caída de precisión |
Recalibrar la alineación, reemplazar los discos |
Monitorear rodamientos; controlar la temperatura |
|
Daño mecánico |
Reemplace las piezas, siga los procedimientos operativos estándar de instalación |
Mejorar la protección; evitar la entrada de escombros |
La selección adecuada (por ejemplo, codificadores magnéticos para ambientes polvorientos), la instalación correcta y el mantenimiento regular extienden significativamente la vida útil del codificador y garantizan un rendimiento estable del control del motor.
