Calculadora de resolução do codificador

Calcule a contagem de codificadores por revolução, resolução angular e frequência máxima para codificadores de quadratura e de canal único.

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Fórmula

CPR = PPR × 4 (quadrature), θ = 360°/CPR

PPR — Pulses per revolution (pulses)

CPR — Counts per revolution (×4 for quadrature) (counts)

Como Funciona

Um codificador rotativo converte a posição angular do eixo em um sinal digital. Os codificadores incrementais emitem um trem de pulsos (canais de quadratura A/B mais um pulso de índice Z opcional) com um número fixo de pulsos por revolução (PPR). A decodificação em quadratura multiplica a resolução efetiva por 4 (uma contagem por borda em ambos os canais), fornecendo contagens por revolução (CPR) = 4 × PPR. A resolução da posição em graus é 360°/CPR. Os codificadores absolutos emitem uma palavra digital exclusiva para cada posição do eixo, portanto, nenhum posicionamento é necessário após a inicialização.

Exemplo Resolvido

Um codificador de quadratura 500 PPR é usado com uma caixa de câmbio 20: 1. O eixo de saída deve ser posicionado dentro de 0,1°.

Etapa 1 — Contagens por revolução no eixo do codificador:

CPR = 4 × PPR = 4 × 500 = 2000 contagens/rev

Etapa 2 — Resolução angular no eixo do codificador:

θ_enc = 360 °/2000 = 0,18 °/contagem

Etapa 3 — Resolução angular no eixo de saída da caixa de engrenagens:

θ_out = θ_enc/gear_ratio = 0,18°/20 = 0,009 °/contagem

Etapa 4 — Verificação da resolução necessária:

Exigência de 0,009° < 0,1° → o codificador é adequado com margem de 11 ×

Etapa 5 — Frequência máxima de pulso na velocidade do motor de 3000 RPM:

f_max = PPR × RPM/60 = 500 × 3000/60 = 25.000 Hz = 25 kHz

Resultado: Um codificador 500 PPR com decodificação em quadratura de 4 × satisfaz o requisito de resolução do eixo de saída de 0,1°. Certifique-se de que o decodificador de quadratura do microcontrolador possa lidar com pulsos de entrada de 25 kHz na velocidade máxima do motor.

Dicas Práticas

✓Coloque o codificador no lado da carga de uma caixa de engrenagens quando a precisão absoluta da posição for importante — o posicionamento do lado do motor não detecta folgas na caixa de engrenagens ou erros de conformidade
✓Use saídas de driver de linha diferencial (RS-422) em vez de TTL de extremidade única para cabos codificadores maiores que 0,5 m para rejeitar ruídos de modo comum em ambientes de motor
✓O pulso de índice (canal Z) direcionado na inicialização é essencial para codificadores incrementais — sem ele, qualquer interrupção de energia perde a referência de posição

Erros Comuns

✗Confundindo PPR (pulsos por revolução) com CPR (contagens por revolução) — um codificador de 500 PPR com decodificação 4 × fornece 2.000 CPR, não 500
✗Esquecer de considerar a folga da caixa de engrenagens — uma caixa de engrenagens com folga de saída de 0,5° elimina o benefício da colocação do codificador de alta resolução no eixo do motor
✗Exceder a frequência máxima de entrada do codificador do decodificador do microcontrolador em altas velocidades, causando contagens perdidas e acúmulo de erros de posição

Perguntas Frequentes

Qual é a diferença entre codificadores incrementais e absolutos?

Os codificadores incrementais emitem uma contagem relativa de pulsos a partir de uma posição de referência; eles perdem a posição ao serem desligados, a menos que sejam alimentados por bateria ou realojados. Os codificadores absolutos emitem um código digital exclusivo para cada ângulo do eixo, mantendo a posição por meio de ciclos de alimentação. Os codificadores absolutos custam mais, mas eliminam as rotinas de localização.

Como funciona a decodificação em quadratura?

Um codificador de quadratura tem dois canais de saída (A e B) deslocados em 90°. Ao detectar todas as quatro bordas (subindo e descendo em A e B) e comparando a relação de fase entre os canais, um decodificador determina a direção de rotação e incrementa um contador. Isso dá 4 vezes a resolução de contar apenas as bordas ascendentes de um canal.

Qual resolução de codificador eu preciso para uma aplicação de motor de passo?

Os motores de passo em operação de circuito aberto normalmente fornecem 200 etapas completas ou 3200 posições de micropasso por revolução. É necessário um codificador com CPR ≥ 3200 para verificar cada microetapa. Na prática, a RCP de 1000—2000 é adequada para o controle de passo em circuito fechado porque a posição é corrigida em cada ciclo de controle, independentemente da precisão individual da etapa.

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