O que é um encoder?
Um encoder é um dispositivo sensor usado para converter movimento físico (como deslocamento angular, linear ou velocidade) em sinais elétricos para sistemas de controle digital (como CLPs, drivers e computadores industriais). Em automação industrial, robótica, equipamentos CNC, sistemas médicos e aeroespaciais, os encoders são componentes-chave para controle em malha fechada e posicionamento de alta precisão.
Visão Geral das Classificações de Encoders (Comprehensive Classification of Encoders)
Os encoders podem ser classificados com base em diversos critérios técnicos, principalmente: forma de medição, tipo de sinal de saída, princípio de detecção e protocolo de comunicação.
1. Por Forma de Medição (By Measurement Format)
| Tipo | Descrição |
|---|---|
| Encoder Rotativo (Rotary Encoder) | Detecta movimento rotacional (deslocamento angular), como em eixos de motores |
| Encoder Linear (Linear Encoder) | Mede movimento linear, usado em tornos, mesas de posicionamento etc. |
| Encoder com Cabo (Draw Wire Encoder) | Mede deslocamento de longo curso via cabo de aço |
| Kit de Encoder (Encoder Kit) | Design modular, sem carcaça, ideal para integração em micromotores |
2. Por Tipo de Sinal de Saída (By Signal Output Type)
| Tipo | Descrição |
|---|---|
| Encoder Incremental (Incremental Encoder) | Emite pulsos A/B/Z para movimento relativo, exige contagem contínua |
| Encoder Absoluto (Absolute Encoder) | Fornece posição absoluta, com versões de volta única ou multivoltas |
| Encoder Analógico (Analog Encoder) | Saída contínua de tensão ou corrente (0–10V, 4–20mA) |
3. Por Princípio de Detecção (By Sensing Technology)
| Princípio | Características e Aplicações |
|---|---|
| Óptico (Optical) | Alta precisão e resolução, ideal para ambientes limpos |
| Magnético (Magnetic) | Resistente a poeira e óleo, para ambientes industriais severos |
| Capacitivo (Capacitive) | Compacto, resistente a vibração, baixo consumo, usado em instrumentos precisos |
| Indutivo (Inductive) | Alta imunidade a interferência, ideal para máquinas pesadas |
4. Por Protocolo de Comunicação (By Communication Interface)
| Tipo de Interface | Descrição |
|---|---|
| Pulso A/B/Z | Saída padrão para sinais incrementais, alta compatibilidade |
| Sinal Analógico | Compatível com CLPs antigos e sistemas legados |
| Interface Serial (SSI/BiSS) | Alta precisão e tempo real, ideal para encoders absolutos |
| Barramento Industrial (CANopen/Profibus) | Estrutura flexível, suporte a múltiplos nós |
| Ethernet Industrial (EtherCAT/Profinet) | Altíssima velocidade e confiabilidade em redes automatizadas complexas |
Como Funcionam os Encoders (How Encoders Work)
Os encoders são compostos por:
- Elemento de movimento: eixo rotativo, trilho linear ou cabo de tração
- Disco codificador ou fita magnética: estrutura periódica para leitura de posição
- Unidade sensora: sensor óptico, magnético, capacitivo ou indutivo
- Unidade de processamento: converte sinais para saída padrão
- Interface de saída: comunica-se com o sistema de controle
Durante o movimento do objeto, o encoder detecta a posição e converte essa informação em sinais elétricos. Encoders ópticos usam luz e discos transparentes; magnéticos detectam variações no campo magnético; capacitivos avaliam o campo elétrico.
Principais Parâmetros Técnicos (Key Performance Metrics)
| Parâmetro | Descrição |
|---|---|
| Resolução (Resolution) | Número de sinais por unidade de movimento (PPR ou bits) |
| Precisão (Accuracy) | Desvio máximo entre valor real e medido |
| Repetibilidade (Repeatability) | Estabilidade ao medir repetidamente o mesmo ponto |
| Frequência Máxima de Resposta | Frequência de saída suportada para alta velocidade de entrada |
| Nível de Saída Lógica | Padrões elétricos como TTL, HTL, RS422 |
| Grau de Proteção (IP) | IP65, IP67 etc., indicam resistência a poeira e água |
Aplicações Comuns dos Encoders (Common Applications)
- Automação industrial: posicionamento de esteiras, controle de servo motores
- Máquinas CNC: medição dos eixos X/Y/Z, troca automática de ferramentas
- Robótica: detecção de ângulos de juntas, feedback de rodas móveis
- Equipamentos médicos: controle de movimento em MRI, CT e outros scanners
- Energias renováveis: rastreamento solar, controle de yaw em turbinas eólicas
- Aeroespacial e defesa: controle de superfícies móveis, monitoramento de atitude
Imagens Ilustrativas da Estrutura do Encoder
Figura 1: Visual do encoder rotativo padrão
Figura 2: Estrutura interna de um encoder com disco, sensor e eletrônica
Normas Técnicas Relevantes (Relevant Standards)
- IEC 60050-351: Terminologia de medição industrial
- ISO 13849: Segurança de máquinas (encoders com funções de segurança)
- IEC 60529: Grau de proteção IP
- IEC 61800-5-2: Segurança funcional em sistemas de acionamento
- CiA 406: Especificações de encoder para CANopen
- IEC 61158: Protocolos de barramento de campo
Glossário de Termos Técnicos (Glossary)
| Termo | Significado |
|---|---|
| PPR | Pulsos por rotação (Pulses Per Revolution) |
| CPR | Contagens por rotação (Counts Per Revolution) |
| Canal Z | Pulso de referência por volta nos encoders incrementais |
| TTL | Sinal digital em 5V (Transistor-Transistor Logic) |
| HTL | Sinal digital entre 10–30V, alta imunidade a ruído |
| RS422 | Saída diferencial de alta velocidade e longa distância |
| SSI | Interface serial síncrona, usada para saída absoluta |
| BiSS | Protocolo serial aberto de alta performance |
Conclusão: O encoder é a ponte essencial entre sistemas físicos e controles digitais. Compreender seus tipos, estrutura, sinais e normas facilita a escolha ideal para sistemas de automação e controle de precisão.