¿Hay una longitud máxima para cables de encoders?

Juergen Wagenbach sabe cuál son las medidas que deben adoptarse cuando se trata de cables largos de encoders o sensores Hall.

Los cables estándar utilizados por motores y sensores pueden tener una longitud de entre 30 cm y 3 m. A veces, esta longitud no es suficiente, sobre todo si los controladores están instalados en el armario de una máquina que debe ubicarse a varios metros o incluso en otra sala.

No hay una respuesta general en relación con la longitud máxima de cables. Es posible utilizar cables con una longitud de hasta 10 m sin problemas si se adoptan algunas medidas especiales. Se han llegado a utilizar con éxito longitudes de hasta 50 o 100 m si todo se instala de la manera perfecta y la calidad de la señal se comprueba y confirma durante la puesta en servicio inicial.

Medidas especiales que deben adoptarse para cables de gran longitud

Con frecuencia, el primer pensamiento espontáneo puede ser que la caída de la tensión de señal en cables largos podría ser el punto crítico. Pero esto no es cierto, ya que las señales de los sensores a menudo solo deben cumplir las especificaciones TTL, las cuales aceptan una señal «alta» con una tensión de tan solo 2,1 V. El nivel de señal requerido se especifica en la «Referencia de hardware» de los controladores de maxon en los capítulos acerca de las entradas de encoders y sensores Hall.

1) Tensión de alimentación de los sensores

Por regla general, los encoders tienen una tolerancia muy ajustada en relación a la tensión de alimentación. Una especificación de 5 V +/- 5 % significa que debe haber un mínimo de 4,75 V en la entrada de tensión de alimentación del encoder para garantizar su funcionamiento. La caída de tensión de cables largos puede ser crítica desde el punto de vista de la tensión de alimentación. Si la tensión de alimentación no es suficiente, las señales del sensor serán incorrectas o no estarán presentes. A menudo, la causa principal de que falten pulsos es la tensión de alimentación y no el nivel de señal, como cabría esperar. Por ello, es importante garantizar que en el conector del encoder esté presente la tensión de alimentación especificada. Esto puede mejorarse utilizando conductores con mayores grosores dentro del cable. Actualmente, estos grosores solo se requieren para el conductor de tensión de alimentación y el de tierra. La caída de tensión de los conductores del sensor no es tan crítica.

El inconveniente de los conductores con un grosor mayor es que son menos flexibles, más pesados y más caros. Los cables con conductores de diferentes grosores son diseños muy especiales y aún más caros. Hay una solución sencilla para superar estos inconvenientes:

Usar más de un conductor de alimentación y tierra

Compre un cable con más conductores de los realmente requeridos, por ejemplo un cable con 10 o 12 conductores en lugar de los 8 que normalmente se requieren para un encoder. Use 2 o 3 conductores de alimentación y tierra. Estos cables son estándar, más económicos y más flexibles que un cable con conductores de mayor grosor.

2) Tipo de señal de los sensores

La recomendación general es la de usar encoders con líneas de señales diferenciales para mejorar la inmunidad al ruido y reducir el riesgo de una detección de pulsos incorrectos, especialmente en el caso del control de posición. Este requisito general es aún más importante en el caso de cables largos:

¡Use solo encoders con líneas de señales diferenciales!

Con frecuencia, los sensores Hall no ofrecen líneas de señales diferenciales, pero no son tan críticos en lo referente a pulsos incorrectos individuales. En cualquier caso, el riesgo de ruido de señales y efectos negativos en el caso de los sensores Hall también debe analizarse y depende asimismo de otras medidas mencionadas. Si existe este riesgo y si el controlador presenta estados de error en relación con las señales de los sensores Hall, debe considerarse la posibilidad de instalar un amplificador de línea cerca del motor y un receptor de línea cerca del controlador para las líneas de señales de los sensores Hall.

3) Reducción de las interferencias electromagnéticas

El riesgo de una perturbación electromagnética aumenta en gran medida en el caso de líneas de señales de gran longitud. A menudo, p. ej., no está claro qué cables pueden estar cerca de los cables de señales dentro de la máquina. En este caso es aún más importante usar cables apantallados para todas las líneas de alimentación de cargas inductivas, como motores, relés, contactores principales, bombas, ventiladores, pero también cebadores de tubos de neón, por nombrar algunos.

• ¡No deben mezclarse conductores de señales y de alimentación de motores dentro de un cable!
• ¡No deben utilizarse cables planos! Este tipo de cables son más sensibles a las interferencias electromagnéticas y ofrecen menos posibilidades de apantallamiento.
• ¡Deben utilizarse cables apantallados para líneas de alimentación y motores!
• ¡El apantallamiento debe conectarse a tierra mediante pinzas de tierra en ambos extremos del cable largo!
• Es importante separar los cables de motores y señales o los cables de sensores y no colocarlos unos sobre otros (en la medida de lo posible).
   

Si se adoptan estas medidas y al final se comprueba la calidad de las señales durante la puesta en servicio inicial, esto ayuda a reducir las inconveniencias y los riesgos de los cables largos durante el funcionamiento.