Saída do encoder: Como especificar o driver de saída direito
Um controlador de saída do encoder amplifica e processa o sinal do encoder bruto em sinais de onda quadrada que podem ser transmitidos para o dispositivo de leitura ou unidade. Para os encoders incrementais, existem 3 tipos de saída do encoder:
Saída de coletor aberto
Saída push-pull
Drivers de linha
A escolha da saída do encoder depende dos requisitos da eletrônica de leitura, do tipo de encoder e dos fatores de aplicação, como a distância de transmissão, etc.
A saída do encoder escolhida adequadamente pode compensar um ambiente ruidoso ou uma longa distância de transmissão para fornecer um bom desempenho de feedback mesmo em situações difíceis.
Enquanto os encoderes incrementais produzem um fluxo de impulsos de tensão, os encoderes absolutos produzem uma palavra digital de vários bits que é exclusiva para cada medição de posição. Para interpretar esta palavra de múltiplos bits, tanto o encoder como o dispositivo de recepção devem falar uma linguagem comum determinada pelo protocolo de unidade. Saiba mais sobre a saída do encoder absoluto e protocolos aqui
Open Collector Encoder Output
A saída de coletor aberto é uma solução simples e de baixo custo adequada para dispositivos low-end como contadores. Esses drivers usam transistores de saída com a entrada de coletor esquerda flutuante (aberta), que atuam essencialmente como switches. Como o coletor é deixado aberto, a aplicação de energia causaria uma condição de curto-circuito e uma falha. Para evitar isso, a saída do coletor aberto precisa ser usada em conjunto com um resistor pull-up que limita a corrente. Esse resistor “puxa” o sinal para baixo, ativando e desativando a saída para gerar o sinal de onda quadrada.
A saída do encoder de coletor aberto fornece uma boa solução para os encoders incrementais conectados por fiação de extremidade única. No lado negativo, adicionando o resistor pull-up aumenta a perda de tensão no encoder, independente das perdas de cabeamento. Como resultado, a saída de coletor aberto é melhor usada em uma distância de alguns metros ou menos.
Push-Pull Encoder Output
Para ambientes com mais interferência, as saídas de encoder push-pull ou totem-pole fornecem uma solução melhor. Com a saída push-pull, a corrente pode ir para as duas direções – pode ser afundada ou obtida da saída do encoder. O driver de saída pode converter a saída de um TTL de 5V para uma saída de tipo coletor aberto. A saída Push-pull é tipicamente usada com um sinal DC-sourced e implementada com um encoder incremental single-ended para entregar sinais A, B e Z. Quando o transistor de saída está aberto, o driver produz um alto lógico; Quando ele é fechado, o driver produz um baixo lógico. Esta abordagem torna o design muito mais tolerante ao ruído, e funciona bem para distâncias de até 10 m.
Line Driver Encoder Output
A saída do encoder do driver de linha tornou-se a solução para uma variedade de aplicações industriais, particularmente em ambientes de alto ruído. Um driver de linha é capaz de ativamente forçar a saída alta e baixa, o que permite que ele afundar e fonte de corrente a partir da carga. Como resultado, ele pode gerar uma corrente mais alta, suportando distâncias de transmissão mais longas.
Considere um encoder que fornece feedback a um contador com uma resistência interna de 10 kΩ. O encoder é alimentado por uma fonte de alimentação de 12 VDC. Com a saída de coletor aberto usada em conjunto com um resistor de puxar de 2 kΩ, a tensão no ponto de terminação cairia para 10 VCC como resultado da alta relação entre a resistência de puxar e a resistência interna do contador. Se mudar para a saída driver de linha, isso não é mais um problema. Enquanto a corrente não exceder as capacidades do driver de linha, a tensão de saída permanecerá constante em 12 VDC.
É essencial escolher um driver de linha de encoder com capacidade de corrente suficiente. Todos os cabos têm um certo grau de capacitância que essencialmente aumenta a quantidade de corrente necessária para carregá-los. Isso parece um pico atual para o driver de linha. Se o driver de linha não estiver avaliado para lidar com esse tipo de demanda atual, ele responderá soltando a tensão. O efeito na corrente de pulso de saída será um maior tempo de subida na borda principal da onda quadrada e um efeito de arredondamento semelhante na borda descendente da onda quadrada (veja a figura abaixo).
Exemplo de Distorção de Sinal de Saída de Encoder
Figura: Um pico súbito no consumo de corrente causado por alta capacitância de cabo pode fazer com que o driver de linha reduza a tensão em compensação. Isso aumenta o tempo de subida para o pulso, convertendo-o de uma onda quadrada limpa (topo) para um pulso manchado (parte inferior).
Isto pode introduzir erros, especialmente para dispositivos de leitura que disparam nos bordos ascendentes e descendentes dos impulsos dos encoderes de quadratura. A solução para este problema é escolher um driver de linha avaliado para uma corrente mais alta. Isso levará a uma saída que mais se assemelha a uma onda quadrada limpa.
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