Codificadores rotatorios manuales ópticos

Datos interesantes sobre estos codificadores

Asesor del codificador rotativo manual óptico

Codificador rotativo manual óptico

Codificador rotativo manual con interfaz incremental

Los codificadores rotativos son codificadores incrementales ópticos y proporcionan sus valores de salida en forma de pulsos. Suelen utilizarse como interfaz hombre-máquina para la especificación precisa de los valores de consigna. Para su uso práctico, los elementos de mando suelen ofrecer enclavamientos adicionales y una función táctil. Como se manejan a mano, la configuración del producto influye mucho en la sensación de manejo.

Estos incluyen, entre otras cosas, un bloqueo de la rotación, una función táctil y retenciones adaptadas a las necesidades de la aplicación. El bloqueo de la rotación, por ejemplo, es lo que impide el ajuste involuntario y, en combinación con las retenciones, determina las propiedades táctiles. Con nuestra cartera cubrimos una amplia gama de necesidades. Además, somos su socio para optimizar el codificador rotativo en su aplicación.

Porque son los requisitos de la aplicación los que determinan el tipo de producto, estaremos encantados de asesorarle y definir junto a usted el producto óptimo para su diseño. Nuestro objetivo es suministrar el mejor producto para su aplicación, tanto funcional como económicamente. De este modo, le acompañamos como socio a largo plazo con una alta fiabilidad de suministro y productos de calidad garantizada durante toda la vida útil de su aplicación.


Guía Codificadores manuales ópticos
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5 consejos en el camino hacia el codificador manual adecuado

A la hora de seleccionar el generador de consignas adecuado, el usuario debe tener claros los requisitos básicos que exige al producto.

1. Los requisitos táctiles y mecánicos son:

  • Con o sin tope
  • El par de accionamiento
  • El momento de la retención
  • La fuerza de accionamiento del pulsador
  • El recorrido de detección
  • El diámetro del eje
  • El montaje del sensor en la aplicación

2 Los principales requisitos eléctricos son:

  • La tensión de alimentación
  • El consumo actual
  • La señal de salida, la electrónica de salida
  • Una redundancia eléctrica
  • Con pulsador [sí/no]
  • Max. Tensión/corriente del pulsador

3. características del entorno:

  • La temperatura de funcionamiento
  • El nivel de protección IP
  • Resistencia a los golpes/vibraciones

4. vida útil:

  • Número de accionamientos del eje
  • Número de accionamientos de los pulsadores

5. precio:

  • Límite superior del precio del regulador manual
  • Límite superior del precio del botón de mando

¿Qué es un codificador rotatorio?

Los codificadores rotativos pertenecen a los codificadores incrementales (véase el asesor). Sin embargo, también se utilizan principalmente como generadores de consignas a mano. En este caso, los valores de consigna se emiten como señales eléctricas en forma de incrementos mediante un giro manual del eje del codificador (en el sentido de las agujas del reloj o en sentido contrario). Nuestra cartera de codificadores rotativos incluye exclusivamente codificadores de consigna con un principio de sensor optoelectrónico. Pueden tener características adicionales, como pulsadores integrados y/o las llamadas retenciones. Si se integra un pulsador en un codificador rotativo, se cierra un contacto de conmutación cuando se aplica una fuerza axial al eje. Con la opción de retención, el par cambia en pasos equidistantes cuando se acciona el eje.

Las aplicaciones más populares de los codificadores rotativos son:

  • Modificación del volumen, por ejemplo, en receptores AV, sistemas de audio para coches.
  • Desplazamiento por los menús
  • Preselección de valores numéricos
  • Confirmación de una función o de los valores establecidos

Principio de escaneo óptico

Los codificadores rotativos son, en su mayoría, codificadores incrementales ópticos y, por tanto, proporcionan su señal útil en forma de impulsos. Para detectar el sentido de giro, los codificadores rotativos proporcionan dos señales eléctricas a la salida, las de los canales A y B, cuyas señales están desfasadas 90°. La relación de las señales A y B entre sí se utiliza en una unidad de evaluación para detectar si el eje del codificador rotativo está girando en el sentido de las agujas del reloj o en sentido contrario. Las tecnologías de sensores ópticos tienen varias ventajas. Se trata de un principio de medición sin contacto, es decir, la transmisión del valor medido entre el registro del valor medido y la adquisición del valor medido tiene lugar sin contacto. Para más detalles sobre los encoders incrementales ópticos, consulte su guía.


Pulsador

Muchos codificadores rotativos pueden pedirse con un pulsador integrado, que se acciona aplicando una fuerza axial (presión) al eje. Los interruptores funcionan exclusivamente como normalmente abiertos (N.O.). Esto significa que el contacto del interruptor está cerrado durante el accionamiento y abierto cuando no se acciona. La función de conmutación se realiza a través de un interruptor de acción rápida bajo el eje, que también se conoce como interruptor de rana.

Para las características eléctricas admisibles del pulsador deben observarse los siguientes criterios de selección:

  • Tensión máxima admisible aplicada al pulsador
  • Corriente máxima admisible que pasa por el pulsador
  • Resistencia de contacto del pulsador
  • ¿El pulsador tiene una toma de tierra o no?

La mayoría de los parámetros varían en función del encoder, pero la tensión máxima admisible del pulsador es de 12V/DC para todos los encoders MEGATRON.

Para los parámetros mecánicos del pulsador, preste atención a los siguientes criterios de selección:

  • Vida útil (número de accionamientos)
  • Recorrido del pulsador [mm]
  • Fuerza de accionamiento [N]
  • Tiempo de rebote [ms]

El tiempo de rebote define principalmente el tiempo de un interruptor electromecánico de acción rápida hasta que el contacto de conmutación se cierra completamente.


Retenciones

Los codificadores rotativos con retenciones proporcionan una respuesta táctil al operador. Esta retroalimentación se expresa mediante un cambio periódico perceptible en la resistencia mecánica durante la rotación. Los retenes sólo están disponibles como opción en codificadores rotativos. Por lo general, se puede seleccionar el número de posiciones de retención y el par de retención. Más concretamente, se entiende por desvío el cambio del par de accionamiento en pasos equidistantes durante la rotación del eje. El eje siempre se detiene entre dos posiciones. La posición sólo puede modificarse aplicando una fuerza mayor. La posición de retención se denomina "retén". Eléctricamente, se produce un cambio de estado del nivel de salida de la señal entre dos posiciones sucesivas de la retención o durante el cambio de la posición de la retención. Para ello se utiliza una unidad de evaluación.

Los pulsos pueden utilizarse, por ejemplo, para las siguientes aplicaciones:

  • Generalmente para aumentar o disminuir un valor numérico por posición de retención.
  • Para la navegación en una estructura de menús por medio de un movimiento giratorio: cada posición de retención corresponde a un cambio de posición en el menú.

La fuerza utilizada para superar la posición de retención también se denomina par de retención en las hojas de datos. Cuanto mayor sea el par de retención, mayor será la fuerza que habrá que aplicar manteniendo el diámetro del mando de ajuste para hacer girar el eje del codificador rotativo y, por tanto, modificar la consigna.

El propósito de un mayor par de retención es:

  • Para evitar un giro involuntario del eje y así contrarrestar un cambio involuntario del punto de ajuste.
  • Para compensar la correlación entre el diámetro del botón de ajuste y el par de retención. Cuanto mayor sea el diámetro del botón de ajuste, más larga será la palanca (r), que actúa perpendicularmente al eje central del árbol, y menos fuerza (F) será necesaria para girar el botón de ajuste y, por tanto, el eje del codificador rotativo con el mismo par de retención.

Disparador Schmitt

Muchos codificadores rotativos llevan integrado un disparador Schmitt. El disparador Schmitt es un circuito electrónico. La hoja de datos de cada codificador contiene un diagrama de circuito (en bloque) de la electrónica del codificador. Muestra si el codificador tiene un disparador Schmitt integrado.

Con este circuito se realiza un cambio de estado de la señal de salida entre dos estados de nivel fijo Bajo/Alto y viceversa. Para ello, las amplitudes de la señal en la entrada del disparador Schmitt deben cambiar dentro de un determinado rango, el llamado "nivel de umbral". En general:

  • Un disparador Schmitt siempre emite señales de onda cuadrada.
  • Si la frecuencia de la señal de entrada cambia, la frecuencia de la señal de salida también cambia.
  • Las formas de las señales de entrada en el disparador Schmitt pueden ser diferentes. Para que se produzca un cambio de nivel en la salida de la señal del disparador Schmitt, la amplitud de la señal de entrada debe cambiar en el rango de los umbrales de conmutación.

El uso del circuito de disparo Schmitt tiene las siguientes ventajas:

  • Los incrementos se muestran en la salida de la señal como señales de onda cuadrada claramente definidas, sin ningún tipo de rectificación de los bordes de la señal.
  • El tiempo de subida y bajada de la señal entre los estados de nivel (Alto/Bajo) se reduce considerablemente.
  • Las características de envejecimiento de los diodos emisores de luz en funcionamiento continuo contribuyen a una disminución de la intensidad luminosa durante el período de funcionamiento, o el envejecimiento del propio sistema óptico conduce a una reducción de los niveles de señal en la salida de los fototransistores del codificador rotativo y, por tanto, también a la modificación de las características de conmutación. El disparador Schmitt también se utiliza para compensar eficazmente estos efectos del envejecimiento.

Una desventaja de los codificadores rotativos con disparadores Schmitt integrados puede ser el consumo de corriente algo mayor. Este efecto secundario negativo suele compensarse con el uso de semiconductores basados en CMOS en el codificador, que tienen un consumo de energía globalmente reducido.


Mecanismo de enclavamiento

Por lo general, existen tres métodos en el mercado para realizar un bloqueo a través de un mecanismo:

  • Acero para muelles
  • Bola metálica y muelle en espiral
  • Rueda de polos magnéticos

Un buen mecanismo de enclavamiento se caracteriza por tener unas propiedades de enclavamiento prácticamente invariables a lo largo de toda la vida útil del codificador. Como elemento operativo a mano, esto significa, por ejemplo: Si la vida útil de un codificador rotativo es de 1 millón de revoluciones del eje y si el valor de consigna se modificara 80 veces al día mediante una operación manual, el umbral de 1 millón de operaciones sólo se habría superado después de más de 34 años. 80 cambios de estado manuales al día durante los 365 días del año ya es demasiado para la mayoría de las aplicaciones. Los estudios han demostrado que los codificadores rotativos se accionan bastante menos de 100.000 veces de media durante su vida útil. De hecho, sólo unas 10.000 operaciones durante la vida de una aplicación son realistas.

Acero para muelles En los mecanismos de retención de acero para muelles, una placa de muelle encaja en los huecos de la carcasa, cuya superficie de rodadura suele estar engrasada. Estos mecanismos de enclavamiento suelen mostrar un comportamiento de enclavamiento fuertemente decreciente en función del accionamiento del eje y se encuentran sobre todo en codificadores rotativos con una vida útil limitada.

Bola metálica y muelle espiral El mecanismo de enclavamiento se realiza mediante dos bolas metálicas dispuestas frente al eje interior. Por medio de dos muelles en espiral, las bolas son presionadas sobre una rueda dentada que está montada en el eje. Se aplica un lubricante a los dientes de la corona dentada. Este principio fue desarrollado en gran medida por nosotros y ha sido mejorado continuamente. Ofrece unas propiedades óptimas en cuanto a diseño compacto, vida útil del producto y alta eficiencia económica.

Rueda polar magnética Un mecanismo de enclavamiento con una rueda polar magnética es una solución de alta calidad técnica que ofrece la mayor vida útil del producto con un comportamiento de enclavamiento constante. Un imán permanente circular (rueda de polos) está montado en un eje codificador, que se magnetiza alternativamente a intervalos equidistantes (norte/sur). Alrededor del imán permanente, hay pequeñas placas metálicas magnéticas dispuestas en círculo en la carcasa del codificador a igual distancia entre sí. Cuando el eje gira, la rueda polar también se mueve y hay efectos magnéticos recíprocos entre la rueda polar y las placas metálicas. Existe una fuerza de repulsión (norte/norte o sur/sur) y una fuerza de atracción (norte/sur) entre los campos magnéticos mutuos de la rueda polar y las placas metálicas de la carcasa del codificador. Si no hay movimiento de rotación del eje, éste permanece en una posición, lo que equivale a un encaje. El principio de la rueda  polar requiere mucho más espacio que otros métodos y es más complejo y caro de fabricar.


Bloqueo de la rotación (aumento del par de accionamiento)

Los codificadores rotativos se utilizan muy a menudo como reguladores manuales. Por lo tanto, están optimizados para el accionamiento manual del eje. Se requiere un par de accionamiento más alto para una entrada segura de los valores de consigna. Esto se debe a que es la única manera de establecer puntos de ajuste precisos y contrarrestar la rotación involuntaria del eje. El par describe el efecto de rotación de una fuerza que debe actuar sobre el eje para hacerlo girar. La unidad del par motor es el Newton metro [Nm]. Para aumentar el par, se utilizan codificadores rotativos con cojinetes de fricción y la restricción de giro se realiza mediante una grasa amortiguadora y/o un elemento de muelle para generar una fricción adicional. El uso de un rodamiento de bolas no tiene sentido debido al bajo par (de arranque). El par de apriete debe especificarse teniendo en cuenta la temperatura de funcionamiento y el número de movimientos del eje. Cuanto menor sea la temperatura de funcionamiento, mayor será el par de accionamiento. También influyen una parada más larga del eje y la velocidad de accionamiento (rpm). A menudo, el par se especifica en una hoja de datos a temperatura ambiente y a una velocidad de accionamiento con 10 rpm constantes. Por razones técnicas, no es posible representar la especificación mediante un único valor. Esto sólo es posible para un rango de valores. Las razones son principalmente las tolerancias entre el cojinete del eje y del eje, así como la cantidad y la posición de la grasa amortiguadora en el eje y el cojinete del eje. Una información típica sobre un par de accionamiento en las hojas de datos es: 0,1 ≤ M ≤ 0,6 Ncm / 0,3 ≤ M ≤ 1,3 Ncm (@RT, 10 rpm) La abreviatura RT significa la referencia de la medición del par a la temperatura ambiente y está entre 19 °C y 21 °C según la norma para edificios de viviendas y oficinas.


Tema del botón de ajuste

Además de las características como el par de accionamiento o el par de retención, el botó de ajuste desempeña un papel decisivo en las propiedades táctiles de un codificador giratorio. Aquí, la masa y el diámetro exterior son los factores más importantes. Los codificadores suelen tener un cabezal de ajuste con una masa elevada. Si se realiza un movimiento giratorio rápido y se suelta el cabezal de ajuste, la masa relativamente alta del Botón o rueda de ajuste impide una parada brusca del eje del codificador. Esto significa que el aumento de la masa del mando giratorio hace que el movimiento de rotación del eje continúe durante un corto período de tiempo (propiedad de rebasamiento debido a la inercia de la masa). Esto puede ser ventajoso para las consignas que deben modificarse rápidamente, ya que este efecto favorece la rotación. En el caso de los codificadores rotatorios MEGATRON en la versión de rueda, también se integra una manivela en el mando giratorio. En el caso de las ruedas, el mando giratorio forma parte del volumen de suministro y ya está acoplado al codificador. Para todos los demás codificadores rotativos, debe seleccionarse un botón de ajuste como accesorio adicional.

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