Calculadora de resolución de codificadores
Calcule los recuentos de codificadores por revolución, la resolución angular y la frecuencia máxima para los codificadores monocanal y en cuadratura.
Fórmula
CPR = PPR × 4 (quadrature), θ = 360°/CPR
Cómo Funciona
Un codificador rotativo convierte la posición angular del eje en una señal digital. Los codificadores incrementales emiten un tren de pulsos (canales en cuadratura A/B más un pulso de índice Z opcional) con un número fijo de pulsos por revolución (PPR). La decodificación en cuadratura multiplica la resolución efectiva por 4 (un recuento por arista en ambos canales), lo que da como resultado un recuento por revolución (CPR) = 4 × PPR. La resolución de posición en grados es de 360°/CPR. Los codificadores absolutos emiten una palabra digital única para cada posición del eje, por lo que no es necesario realizar ninguna búsqueda después del encendido.
Ejemplo Resuelto
Se utiliza un codificador de cuadratura 500 PPR con una caja de cambios de 20:1. El eje de salida debe estar colocado con una precisión de 0,1°. Paso 1: recuentos por revolución en el eje del codificador: CPR = 4 × PPR = 4 × 500 = 2000 cuentas/vuelta Paso 2 — Resolución angular en el eje del codificador: θ_enc = 360°/2000 = 0,18 °/recuento Paso 3 — Resolución angular en el eje de salida de la caja de cambios: θ_out = θ_enc/ gear_ratio = 0.18°/ 20 = 0.009°/count Paso 4 — Verificación de resolución requerida: Requisito de 0,009° < 0,1° → el codificador es adecuado con un margen de 11x Paso 5 — Frecuencia de pulso máxima a una velocidad del motor de 3000 RPM: f_max = PPR × RPM/60 = 500 × 3000/60 = 25 000 Hz = 25 kHz Resultado: un codificador de 500 PPR con una decodificación en cuadratura de 4 × satisface el requisito de resolución del eje de salida de 0,1°. Asegúrese de que el decodificador en cuadratura del microcontrolador pueda manejar pulsos de entrada de 25 kHz a la velocidad máxima del motor.
Consejos Prácticos
- ✓Coloque el codificador en el lado de carga de una caja de cambios cuando la precisión absoluta de la posición sea importante: la ubicación del lado del motor no puede detectar el contragolpe de la caja de cambios o los errores de cumplimiento
- ✓Utilice salidas de controlador de línea diferenciales (RS-422) en lugar de TTL de un solo extremo para cables codificadores de más de 0,5 m para rechazar el ruido de modo común en entornos de motores
- ✓La localización del pulso índice (canal Z) al encenderse es esencial para los codificadores incrementales; sin ella, cualquier interrupción de alimentación pierde la referencia de posición
Errores Comunes
- ✗Confundir PPR (pulsos por revolución) con CPR (recuentos por revolución): un codificador de 500 PPR con decodificación de 4 veces proporciona 2000 CPR, no 500
- ✗Olvidar el contragolpe de la caja de cambios: una caja de cambios con una holgura de salida de 0,5° elimina la ventaja de colocar un codificador de alta resolución en el eje del motor
- ✗Superar la frecuencia máxima de entrada del codificador del descodificador del microcontrolador a altas velocidades, lo que provoca la pérdida de conteos y la acumulación de errores de posición
Preguntas Frecuentes
¿Cuál es la diferencia entre los codificadores incrementales y absolutos?
Los codificadores incrementales emiten un recuento de pulsos relativo desde una posición de referencia; pierden posición al apagarse, a menos que estén alimentados por batería o se redireccionen. Los codificadores absolutos emiten un código digital único para cada ángulo del eje, manteniendo la posición durante los ciclos de alimentación. Los codificadores absolutos cuestan más, pero eliminan las rutinas de localización.
¿Cómo funciona la decodificación en cuadratura?
Un codificador en cuadratura tiene dos canales de salida (A y B) desplazados 90°. Al detectar los cuatro bordes (subidas y bajadas tanto en A como en B) y comparar la relación de fase entre los canales, el decodificador determina ambos sentidos de rotación e incrementa un contador. Esto multiplica por 4 la resolución de contar solo los bordes ascendentes de un canal.
¿Qué resolución de codificador necesito para una aplicación de motor paso a paso?
Los motores paso a paso en funcionamiento en circuito abierto suelen proporcionar 200 pasos completos o 3200 posiciones de micropasos por revolución. Se necesita un codificador con una RCP ≥ 3200 para verificar cada micropaso. En la práctica, una RCP de 1000 a 2000 es adecuada para el control gradual en bucle cerrado, ya que la posición se corrige en cada ciclo de control, independientemente de la precisión de cada paso.
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