Existe um comprimento máximo de cabos de codificadores?

Juergen Wagenbach sabe a que medidas devemos prestar atenção quando se trata de cabos longos de codificadores ou de sensores de Hall.

Os cabos padrão usados pelos motores e sensores apenas podem ter um comprimento de 30 cm a 3 m. Por vezes, isto não é suficiente, especialmente se estiverem instalados sistemas de controlo num armário de uma máquina, que pode estar situada a alguns metros de distância ou até mesmo numa outra sala.

Não existe uma resposta geral quanto ao comprimento máximo de um cabo. Um comprimento de cabo de até 10 m pode ser manuseado sem qualquer problema, se forem consideradas algumas medidas especiais. Mesmo cabos com um comprimento de até 50 ou 100 m têm sido utilizados com sucesso, se tudo for perfeitamente instalado e a qualidade do sinal for verificada e confirmada durante a instalação inicial.

Medidas especiais a considerar no caso de cabos de comprimento longo

Muitas vezes, o primeiro pensamento é de que o ponto crítico pode ser a queda de tensão do sinal em fios longos. Mas isto não é verdade, pois os sinais do sensor muitas vezes só têm de cumprir a especificação TTL, que aceita um sinal como “High” (Alto) com um nível de tensão a partir de 2,1 V. O nível de sinal exigido é especificado na “Hardware Reference” (Referência do Dispositivo) dos sistemas de controlo da maxon, no capítulo sobre as entradas dos codificadores e sensores de Hall.

1) Tensão de alimentação do sensor

Os codificadores possuem geralmente uma tolerância muito apertada no que diz respeito à tensão de alimentação. No caso de uma especificação de 5 V +/-5%, isto significa que a entrada de tensão de alimentação do codificador deve ser de pelo menos 4,75 V, a fim de garantir a sua operação. A queda de pressão em cabos longos pode tornar-se crítica do ponto de vista da tensão de alimentação. Se a tensão de alimentação não for suficiente, os sinais do sensor não estarão disponíveis, serão incorretos ou algo estará em falta. A raiz do problema para a falta de impulsos é muitas vezes a tensão de alimentação e não o nível de sinal, como esperado. Assim, é importante garantir que está disponível a tensão de alimentação especificada no conector do codificador. Isto pode ser melhorado usando fios com uma maior espessura no interior do cabo. Na realidade, estes fios mais grossos são apenas necessários para o fio de terra e tensão de alimentação. A queda da tensão dos fios do sensor não é tão crítica como acima mencionado.

A desvantagem dos fios geralmente mais grossos é tornarem os cabos menos flexíveis, mais pesados e mais caros. Os cabos com fios de espessura mista são designs muito especiais e ainda mais caros. Existe uma solução simples para superar estas desvantagens:

Utilizar mais do que um fio para a alimentação e a terra

Comprar um cabo com mais fios do que o necessário, p. ex., um cabo com 10 ou 12 fios em vez de apenas 8 fios, que é o número normalmente exigido por um codificador. Utilizar 2–3 fios para a alimentação e a terra. Estes cabos são padrão, mais económicos e, ainda assim, mais flexíveis do que um cabo com fios de maior espessura

2) Tipo de sinal do sensor

Existe uma recomendação geral para usar codificadores com diferentes linhas de sinal, a fim de melhorar a imunidade ao ruído e reduzir o risco de uma deteção incorreta do impulso, especialmente no caso do controlo da posição. Este requisito geral é ainda mais importante no caso de cabos longos:

Utilizar apenas codificadores com diferentes linhas de sinal!

Frequentemente, os sensores de Hall não oferecem linhas de sinal diferencial, mas não são tão críticos em relação a impulsos únicos incorretos. Em todo o caso, o risco de ruído de sinal e de efeitos negativos no caso dos sensores de Hall também tem de ser analisado e depende igualmente de outras medidas mencionadas. Se existir este risco ou estados de erro pelo sistema de controlo quanto aos sinais dos sensores de Hall, pondere instalar um controlador de linha próximo do motor e um recetor de linha próximo do sistema de controlo para as linhas de sinais dos sensores de Hall.

3) Reduzir a influência eletromagnética

O risco de interferência eletromagnética é fortemente aumentado em caso de linhas de sinal longas, por exemplo, muitas vezes não é totalmente claro que outros cabos podem estar próximos de cabos de sinal, dentro de uma máquina. Torna-se ainda mais importante do que utilizar cabos blindados para todas as linhas elétricas de cargas indutivas como motores, relés, contactores principais, bombas, ventiladores, mas também arrancadores de tubos de néon, citando apenas alguns.

•    Não misture linhas de sinal e do motor dentro de um cabo!
•    Não utilize cabos planos! Estes tipos de cabos são mais críticos em relação à interferência magnética e oferecem menos hipótese de blindagem.
•    Utilize cabos de blindagem para as linhas elétricas e do motor!
•    Fixe a blindagem à terra usando grampos de terra em ambas as extremidades do cabo longo!
•    Tente separar os cabos do motor e os cabos de sinal ou do sensor e não os coloque uns sobre os outros (se possível).

O cumprimento de todas estas medidas e, por fim, a verificação da qualidade do sinal durante a instalação inicial irá ajudar a reduzir as desvantagens e os riscos dos cabos longos durante a operação.