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Ventajas y aplicaciones prácticas de encoders de alta resolución
En los últimos años ha salido al mercado un creciente número de encoders de alta resolución. Con su compacto ENX 16 RIO, maxon motor también ha presentado un modelo de alta gama. Pero ¿qué aplicaciones son las que más se benefician de altas resoluciones de encoder?
Los requisitos para los encoders son cada vez más estrictos. Esto se aplica en particular a las aplicaciones de posicionamiento, como la colocación de componentes electrónicos. El motivo es el creciente número de contactos eléctricos y la disminución simultánea del tamaño de las carcasas de los modernos circuitos de alta complejidad, como microprocesadores o módulos lógicos programables (FPGA). Por ejemplo, una moderna carcasa WF-XBGA, según la norma JEDEC MO-298, con hasta 2601 contactos y un tamaño de rejilla de 0,4 mm, requiere una precisión de posicionamiento de 0,4°m, o 1/900 de revolución. Un encoder giratorio adecuado para la tarea debería tener una resolución diez veces mayor. Para un encoder incremental, el resultado es una resolución mínima de 2250 conteos por revolución (cpr).
En aplicaciones con control de velocidad altamente constante, los requisitos para la resolución del encoder son significativamente más estrictos: dada la relación cuadrada entre la desviación máxima especificada de la velocidad respecto al valor ajustado y la resolución del encoder necesaria, esta tarea requiere encoders con varias decenas de miles de conteos por revolución. Como regla general, cuanto más pequeño y menos inerte es el sistema motor, mayor será la resolución requerida.
Los encoders deben ser robustos y compactos
Estas dos aplicaciones requieren no solo una alta resolución, sino también una velocidad máxima comparativamente alta y un funcionamiento del encoder sin errores para obtener un sistema final ágil y dinámico. Tampoco hay que olvidar que incluso un encoder de alta resolución debería requerir un espacio de instalación lo más reducido posible, además de tener una gran robustez eléctrica y mecánica.
Encoder ENX 16 RIO
La nueva solución de maxon con 65 536 conteos por revolución
El nuevo encoder ENX 16 RIO de maxon (RIO son las siglas de Reflective, Interpolated, Optical) cumple los requisitos de un encoder óptico de alta resolución con un tamaño especialmente compacto. El uso de las últimas tecnologías le permite alcanzar hasta 65 536 conteos por revolución. Y la carcasa, con un diámetro exterior de 16 mm y una longitud de 7 mm, dispone de una gran resistencia mecánica porque ha sido moldeada por inyección.
Instalado directamente en el eje del motor
El ENX 16 RIO es un encoder incremental de tres canales con señales de salida compatibles con EIA RS-422 diferencial. La resolución puede configurarse en fábrica desde 512 conteos por revolución hasta el valor máximo. Para resoluciones hasta 4096 conteos por revolución, el encoder funciona a velocidades de hasta 40 000 r/min. Cuando la resolución se duplica, la velocidad se reduce a la mitad. Esto es debido a la frecuencia máxima de pulsos de salida de 3 MHz. Sin embargo, incluso a una resolución muy alta de 16 384 conteos por revolución, aún es posible alcanzar 10 000 r/min, y todo ello en un tamaño muy compacto. Esta alta velocidad se puede alcanzar gracias a la estructura portante externa sin elementos de conexión de tipo resorte. Si el receptor se instala directamente en el eje del motor, es posible utilizar el rango dinámico completo en aplicaciones de posicionamiento.
El encoder ENX 16 RIO usa un disco con 256 líneas. Con la interpolación programable hasta 256, es posible obtener una resolución de hasta 65 536 conteos por revolución. Con la evaluación de la cuadratura de incrementos, la resolución de posición máxima es de 18 bits. A pesar de esta alta resolución, el encoder es muy robusto: su rango de temperaturas de funcionamiento está entre -40 °C y +100 °C. Con una brida de motor adecuada, la placa de circuito impreso revestida de plástico proporciona una carcasa a prueba de polvo de acuerdo con IP5x. Por ello, este encoder óptico también es adecuado para entornos «sucios». El ENX 16 RIO ofrece a los ingenieros una solución modular para una amplia gama de motores DC de maxon. Se admiten combinaciones para soluciones de transmisión directa basadas en las series DCX 16 a DCX 35, EC-4pole 22 y EC-4pole 30, así como motores con rotor interno con bobinado de hierro EC-i 30, EC-i 40 y EC-i 52.
Desde impresoras 3D hasta robots quirúrgicos
La tabla 1 resume los datos clave del nuevo encoder ENX 16 RIO. Este nuevo encoder de alta resolución es especialmente adecuado para el control con alta precisión de la posición y la velocidad. Gracias a la alta frecuencia máxima de pulso y a su estructura portante exterior, apenas es necesario hacer concesiones en lo que a dinamismo de velocidad y control se refiere. Su robusta carcasa en formato ENX, el amplio rango de temperaturas, la interfaz RS-422 diferencial y su instalación a prueba de polvo en motores de maxon según las especificaciones permiten obtener nuevas soluciones en muchas aplicaciones de alta gama, como la medición de precisión, máquinas de impresión, robots delta, impresoras 3D, plotters, robots quirúrgicos, aplicaciones hápticas, colocación de elementos electrónicos y muchas más. Pero no se olvide de que para aprovechar al máximo las capacidades de este nuevo encoder, los controladores de posición y velocidad necesitan ser suficientemente dinámicos y estar correctamente ajustados. Esto se logra con los controladores de movimiento de alto rendimiento ESCON, EPOS4 y MAXPOS de maxon. Los componentes mecánicos de salida también necesitan cumplir los más altos requisitos de calidad y precisión. Por estos motivos, es preferible instalar encoders de alta resolución en aplicaciones de transmisión directa.
