Codificadores de painel

Os encoders ópticos manuais pertencem aos encoders incrementais(ver o guia). No entanto, também são utilizados principalmente como dispositivos de ponto de ajuste manual. Neste caso, os valores de referência são emitidos como sinais eléctricos sob a forma de incrementos através de um movimento rotativo manual do eixo do encoder (no sentido dos ponteiros do relógio ou no sentido contrário). A nossa carteira inclui apenas encoders com princípio de sensor optoelectrónico. Podem ter caraterísticas adicionais, tais como botões de pressão integrados e/ou os chamados detentores. Se for integrado um botão de pressão, um contacto de comutação é fechado quando é exercida uma força axial no eixo. Com a opção de detentor, o binário muda em passos equidistantes quando o veio é acionado.

As aplicações mais populares são:

• Alterar o volume, por exemplo, em receptores AV, sistemas áudio de automóveis
• Percorrer menus
• Especificação de valores numéricos
• Confirmação de uma função ou pontos de ajuste

Os encoders incrementais ópticos fornecem o seu sinal útil sob a forma de impulsos. Para detetar o sentido de rotação, os codificadores fornecem dois sinais eléctricos à saída, os dos canais A e B, cujos sinais são deslocados de fase em 90°. Uma unidade de avaliação utiliza a relação dos sinais A e B para detetar se o eixo do codificador está a rodar no sentido dos ponteiros do relógio ou no sentido contrário. As tecnologias de sensores ópticos têm várias vantagens. Trata-se de um princípio de medição sem contacto, ou seja, a transmissão do valor de medição entre o registo do valor de medição e a aquisição do valor de medição ocorre sem contacto. Para mais pormenores sobre encoders incrementais ópticos, ver o respetivo guia.

Os encoders com detentores fornecem ao operador um feedback háptico. Este feedback é expresso por uma alteração periódica percetível da resistência mecânica durante a rotação. Os detentores só estão disponíveis como opção para estes encoders. Na maioria dos casos, o número de posições de detentor e o binário de detentor podem ser selecionados. Mais precisamente, detentor significa a alteração do binário de funcionamento em passos equidistantes durante a rotação do veio. O veio detém-se sempre entre duas posições e só através da aplicação de uma força maior é que a posição pode ser alterada. A posição de detenção é designada por "posição de detenção". Eletricamente, ocorre uma mudança de estado dos níveis de saída do sinal entre duas posições de detenção sucessivas ou durante a mudança da posição de detenção. Para este efeito, é utilizado um dispositivo de avaliação.

Os impulsos podem ser utilizados, por exemplo, para as seguintes aplicações:

• Geralmente para aumentar ou diminuir um valor numérico por posição de detentor
• Para navegar numa estrutura de menu através de um movimento rotativo - qualquer posição de detentor corresponde a uma alteração da posição do menu

A força utilizada para ultrapassar a posição de detenção é também designada por binário de detenção nas folhas de dados. Quanto maior for o binário de retenção, maior é a força que tem de ser aplicada para rodar o veio do codificador e, assim, alterar o ponto de ajuste, mantendo o diâmetro do botão de ajuste.

O objetivo de um binário de retenção aumentado é

• Evitar a rotação não intencional do veio e, assim, contrariar uma alteração não intencional do ponto de ajuste
• Compensar a relação entre o diâmetro do manípulo de ajuste e o binário de retenção. Quanto maior for o diâmetro do manípulo de regulação, mais comprida será a alavanca (r), que actua perpendicularmente ao eixo central do veio, e menor será a força (F) necessária para rodar o manípulo de regulação e, portanto, o eixo do codificador com o mesmo binário de retenção.

Muitos codificadores têm um disparador Schmitt integrado. O disparador Schmitt é um circuito eletrónico. A folha de dados de cada codificador contém um diagrama (de blocos) da eletrónica do codificador. A partir deste diagrama, pode ver-se se o codificador tem um disparador Schmitt integrado.

Com este circuito, é efectuada uma mudança de estado do sinal de saída entre dois estados fixos de nível baixo/alto e vice-versa. Para este efeito, as amplitudes do sinal na entrada de sinal do disparador Schmitt devem mudar dentro de um determinado intervalo, o chamado "nível de limiar". A regra geral é

• um disparador Schmitt emite sempre sinais de onda quadrada
• se a frequência do sinal de entrada mudar, então a frequência do sinal de saída também muda
• as formas de onda dos sinais de entrada no disparador de Schmitt podem ser diferentes. Para que ocorra uma mudança de nível na saída do sinal do disparador de Schmitt, a amplitude do sinal de entrada deve mudar na gama dos limiares de comutação

Os encoders são muitas vezes utilizados como reguladores manuais. Por isso, são optimizados para a operação manual do veio.
É necessário um binário de funcionamento mais elevado para uma introdução segura dos valores de referência. Esta é a única forma de definir pontos de ajuste precisos e de contrariar a rotação não intencional do veio.
O binário descreve o efeito de rotação de uma força que tem de atuar no veio para o fazer rodar. A unidade do binário é o Newton-metro [Nm]. Para aumentar o binário, são utilizados codificadores rotativos com rolamentos lisos, e a anti-rotação é conseguida através de uma massa de amortecimento e/ou elemento de mola para gerar fricção adicional. A utilização de um rolamento de esferas não faz sentido devido ao baixo binário (de rutura).
O binário deve ser especificado tendo em conta a temperatura de funcionamento e o número de movimentos do veio. Quanto mais baixa for a temperatura de funcionamento, maior será o binário de funcionamento. Uma paragem mais longa do veio e a velocidade de confirmação (rpm) também têm influência. Frequentemente, o binário é especificado numa folha de dados à temperatura ambiente e a uma velocidade de atuação com 10 rpm constantes.
Por razões técnicas, não é possível representar a especificação através de um único valor. Isto só é possível para uma gama de valores. As razões para tal são principalmente as tolerâncias da chumaceira do veio e do veio, bem como a quantidade e o posicionamento da massa de amortecimento no veio e na chumaceira do veio. As informações típicas sobre um binário de funcionamento nas folhas de dados são
0,1 ≤ M ≤ 0,6 Ncm / 0,3 ≤ M ≤ 1,3 Ncm (@RT, 10 rpm)
A abreviatura RT significa a referência da medição do binário à temperatura ambiente e situa-se entre 19 °C e 21 °C, de acordo com a norma para edifícios residenciais e de escritórios.

Para além das caraterísticas como o binário de funcionamento ou o binário de retenção, o botão rotativo desempenha um papel decisivo nas propriedades hápticas de um codificador rotativo. A massa e o diâmetro exterior são os factores mais importantes.
Os volantes têm normalmente uma cabeça de ajuste com uma massa elevada. Se for realizado um movimento rotativo rápido e a cabeça de ajuste for libertada, a massa relativamente elevada do botão de ajuste impede que o eixo do codificador pare abruptamente. Isto significa: A massa aumentada do botão rotativo leva a um movimento rotativo contínuo e breve do eixo (caraterística de ultrapassagem devido à inércia da massa). Isto pode ser vantajoso para pontos de ajuste que precisam de ser alterados rapidamente, porque este efeito suporta a rotação.
Nos encoders rotativos da MEGATRON na versão volante, está também integrada uma manivela no botão rotativo. No caso dos volantes, o manípulo rotativo faz parte do volume de fornecimento e já está montado no codificador rotativo. Para todos os outros encoders rotativos, deve ser selecionado um botão rotativo como acessório adicional.