Cuando se implementa correctamente, la retroalimentación de posición permite que varios actuadores se muevan juntos de forma sincrónica, utilicen posiciones de memoria preestablecidas y se desplacen con mayor exactitud y precisión. Tanto los encoders ópticos como los sensores de efecto Hall son populares para leer la retroalimentación de posición de un motor con buena exactitud; sin embargo, cada opción de retroalimentación ofrece ventajas diferentes que favorecen a unas aplicaciones más que a otras. Este artículo comparará los aspectos importantes de los encoders ópticos y los sensores de efecto Hall, como cómo funcionan, sus aplicaciones más comunes y sus pros y contras, para ayudarle a determinar qué opción de retroalimentación funciona mejor para sus necesidades.
Explorando los encoders ópticos: funcionamiento y aplicaciones
Encoders ópticos son un tipo de dispositivo de retroalimentación para medir la posición del eje de un motor que utiliza fotosensores para detectar los haces de luz que pasan a través de las ranuras de un disco interno giratorio. Un fotosensor actúa como receptor, generando un pulso eléctrico cada vez que la luz atraviesa las marcas transparentes de una ranura, lo que con el tiempo crea una onda cuadrada al contar la secuencia de pulsos.
Al contar estos pulsos, un controlador externo independiente puede rastrear información como la posición actual del motor, la velocidad y el número de revoluciones completadas. Esto proporciona una retroalimentación precisa que luego puede utilizarse para controlar el movimiento de un motor que acciona un actuador lineal. Dado su altísimo nivel de exactitud y velocidad, los encoders ópticos son dispositivos de retroalimentación populares en casos de uso como:
- Sistemas de tomografía computarizada (TC)
- Equipos de laboratorio
- Dispositivos médicos
- Espectrómetros
- Centrífugas
Ventajas y limitaciones de los encoders ópticos
Ventajas
- Alta resolución: Los encoders ópticos pueden proporcionar una resolución muy alta, lo que permite una detección de posición precisa.
- Exactitud: Los encoders ópticos ofrecen una exactitud muy alta en la detección de posición, lo que los hace adecuados para aplicaciones que requieren mediciones precisas.
- Sin contacto: La detección basada en luz no requiere contacto físico entre el encoder y el elemento sensor, lo que reduce el desgaste y aumenta la vida útil de los encoders ópticos.
- Alta velocidad: Los encoders ópticos pueden operar a altas velocidades, por lo que son ideales para aplicaciones que requieren una detección de posición rápida sin comprometer la exactitud.
Desventajas
- Susceptibles a factores ambientales: La “línea de visión” de las fuentes de luz de los encoders ópticos puede verse afectada por polvo, suciedad y otros factores ambientales antes de llegar al receptor interno, lo que puede reducir su exactitud y precisión.
- Instalación compleja: Los encoders ópticos requieren una alineación e instalación cuidadosas para garantizar lecturas precisas, lo que puede ser un proceso desafiante y que consume tiempo.
- Fragilidad: En comparación con otros tipos de mecanismos de retroalimentación, los encoders ópticos están diseñados con discos de vidrio delgados y plásticos, que son más frágiles y propensos a dañarse cuando se someten a esfuerzos mecánicos o vibraciones.
Profundizando en los sensores de efecto Hall: principios y usos
La teoría del efecto Hall, propuesta por Edwin Hall (quien descubrió el efecto Hall), establece que, cada vez que se aplica un campo magnético en una dirección perpendicular al flujo de corriente eléctrica en un conductor, se induce una diferencia de voltaje. Este voltaje puede utilizarse para detectar si un sensor de efecto Hall está en proximidad de un imán. Al fijar un imán al eje giratorio de un motor, los sensores de efecto Hall pueden detectar cuándo el eje está paralelo a ellos. Mediante una pequeña placa de circuito, esta información puede entregarse como una onda cuadrada, similar a la de los encoders ópticos.
Es común que las placas de circuito con efecto Hall tengan 2 sensores, resultando en una salida en cuadratura donde dos señales suben y bajan a medida que gira el motor eléctrico, con un desfase de 90° entre ellas. Al contar estos pulsos y ver cuál llega primero, puede saber la dirección en la que gira el motor. La frecuencia de estos pulsos difiere entre nuestra gama de diferentes actuadores lineales eléctricos hechos a medida; sin embargo, nuestro PA-04-HS ofrece retroalimentación mediante sensor de efecto Hall directamente de stock. Una buena exactitud, combinada con la robustez propia de los dispositivos con sensores de efecto Hall, los hace populares para casos de uso como:
- Aplicaciones automotrices
- Escritorios ergonómicos para el hogar y la oficina
- Seguimiento solar y energías renovables
- Aplicaciones marinas
- Sistemas de elevación industriales/de trabajo pesado
Fortalezas y debilidades de los sensores de efecto Hall
Ventajas
- Detección sin contacto: Los sensores de efecto Hall tampoco requieren contacto físico con su elemento sensor Hall, lo que reduce el desgaste y aumenta la vida útil del dispositivo.
- Robustez: Los sensores de efecto Hall son más robustos y resistentes a factores ambientales como polvo, suciedad y vibración, lo que incrementa su confiabilidad general en aplicaciones con condiciones de operación exigentes.
- Instalación sencilla: Los sensores de efecto Hall son relativamente fáciles de instalar y requieren menos alineación en comparación con los encoders ópticos.
- Costo inferior: Por lo general, los sensores de efecto Hall tienen un precio más asequible que los encoders ópticos.
Desventajas
- Menor resolución: Por lo general, los sensores de efecto Hall tienen una resolución inferior a la de los encoders ópticos, lo que puede limitar su idoneidad para aplicaciones que requieren una precisión muy alta.
- Velocidad limitada: Los sensores de efecto Hall tienen más limitaciones en cuanto a la velocidad máxima a la que pueden detectar la posición con precisión.
- Interferencia magnética: Los imanes internos de los sensores de efecto Hall pueden verse afectados por interferencias magnéticas externas, lo que impacta la exactitud y confiabilidad de la retroalimentación en ciertos entornos.
- Sensibilidad a la temperatura: Las propiedades magnéticas de los sensores de efecto Hall pueden verse afectadas por variaciones de temperatura, lo que puede requerir compensación o calibración adicional en aplicaciones con grandes cambios en el rango de temperatura.
EN RESUMEN
Encoders ópticos y sensores de efecto Hall son opciones populares para leer la retroalimentación de posición; sin embargo, debemos ser conscientes de sus diferencias, especialmente sus ventajas y desventajas. Al elegir entre encoders ópticos y sensores de efecto Hall, es importante encontrar el equilibrio adecuado entre exactitud, durabilidad, complejidad y precio que mejor se adapte a usted.
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