Encoder

UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS – ESPE DEPARTAMENTO: ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA

CÓDIGO: SGC.DI.505 VERSIÓN: 1.0 FECHA ULTIMA REVISIÓN: 26/10/16

CARRERA: ELECTRÓNICA E INSTRUMENTACIÓN

ENCODER ASIGNATURA:

INSTRUMENTACION Y SENSORES

PERIODO LECTIVO:

DOCENTE:

ING.

NRC:

TEMA:

ENCODER

NOMBRE:

OCTUBRE 2018 FEBRERO 2019

–

NIVEL:

V

RESUMEN: El Encoder que se presenta en el presente trabajo es un encoder óptico Incremental pues este es básicamente un disco con perforaciones unido al eje de un motor, del cual mediante el movimiento que genera se pueden obtener pulsos digitales que indican las RPM a las que se ve sometido el disco. Este fue construido utlizando un PIC16F877A cuyo código permite la transformación del movimiento generado en RPMs las cuales se visualizan en un LCD de manera digital. Entonces se puede comprobar que un encoder es un “Transductor rotativo que transforma el movimiento angular en una serie de pulsos digitales. MARCO TEÓRICO: 1. ENCODER Es un Sensor Digital de Posición. El encoder es un transductor rotativo que transforma un movimiento angular en una serie de impulsos digitales. Estos impulsos generados pueden ser utilizados para controlar los desplazamientos de tipo angular o de tipo lineal. Las señales eléctricas de rotación pueden ser elaboradas mediante controles numéricos (CNC), contadores lógicos programables (PLC), sistemas de control etc. Existen encoder lineales, ópticos, rotatorios, magnéticos,etc. 1.1. Encoder Óptico 1.1.1. Encoder Rotativo  Incremental Básicamente un encoder incremental es un disco con perforaciones o marcas unidas al eje del motor. Cuando el eje gira en encoder genera pulsos proporcionales a la cantidad de movimiento (ángulo, número de revoluciones). La principal característica es el número de pulsos que genera por cada revolución. Estos pueden ser: - Unidireccionales Dan una sola salida A y no determinan el sentido de giro. - Bidireccionales Dan dos salidas A y B, se distingue el sentido de giro por la diferencia de fase.

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 Absoluto Los encoders rotativos absolutos son dispositivos que transmiten una representación numérica de la posición angular de un eje. Este número está codificado en código binario o Gray. 1.1.2. Encoder Lineal Para desplazamientos lineales. Genera una señal analógica o digital proporcional al movimiento lineal. ACTIVIDADES DESARROLLADAS: CONSTRUCCIÓN DE UN ENCODER INCREMENTAL Construcción de un Encoder Incremental:  Sensor de Ranura Se basan en optoacopladores: Un diodo fotoemisor y un transistor fotoreceptor. Detectan la presencia / ausencia de luz a través de un disco soldado al eje, con ranuras radiales.

Figura 1. Sensor de Ranura. Un disco con perforaciones o marcas es unido al eje del motor el cual es controlado mediante voltaje (velocidad), este disco es colocado en la cámara de aire del sensor de ranura de manera tal que se detecte la presencia y ausencia de luz convirtiendo el movimiento en pulsos. Funcionamiento: Activamos una luz y esta luz llega a un detector que genera una tensión de salida, interruptor cerrado. Si no se activa la luz o no le llega la luz al detector, este no genera ninguna tensión de salida, es decir interruptor abierto.

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Figura 2. Funcionamiento del sensor de ranura.  PIC16F877A El microcontrolador PIC16F877 de Microchip pertenece a una gran familia de microcontroladores de 8 bits (bus de datos) que tienen las siguientes características generales que los distinguen de otras familias: Arquitectura Harvard, Tecnología RISC y Tecnología CMOS.

Figura 3. Distribución de pines del PIC16F877A. Los pulsos provenientes del sensor de ranura son enviados al PIC16F877A para mediante codificación proporcionar una salida que indique las RPM del disco en movimiento, para ella se utiliza la fórmula: 𝑅𝑃𝑀 =

𝑓 ∗ 60 #𝑟𝑎𝑛𝑢𝑟𝑎

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 LCD Son visualizadores pasivos, ésto significa que no emiten luz como el visualizador o display alfanumérico hecho a base de un arreglo de leds. Es por esa razón que, algunas veces, cuando intentamos ver la hora en un reloj que utiliza esta tecnología, es necesario una fuente de luz adicional. Hay desde visualizadores comunes de 7 segmentos, hasta una matriz de puntos, todos ellos muy delgados.

Figura 4. LCD En la simulación los Pines 1, 2 y 3 pueden estar sueltos pero en la práctica es necesario conectar de la siguiente forma para su buen funcionamiento además del control del brillo y luz del mismo:

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Figura 5. Conexiones de Brillo y luz del LCD.

CIRCUITO IMPLEMENTADO

Figura 6. Diagrama del circuito final.

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LÍNEAS DE CÓDIGO #include <16f877.h> #fuses xt,nowdt

//Llamado a la librería del PIC //Palabra de Configuración

#use delay (clock=4MHz) #include

//Selección de Cristal

//Llamado a la librería de la LCD

#define use_portd_lcd TRUE //Define al puerto D como salida

double RPM;

//Variable para cálculo de RPM

long contador=0;

//Variable para conteo d einterrupciones

//rutina de la interrupcion global #INT_EXT void interrupcion(){ contador++;

//Registra el número de interrupciones externas

} //programa principal void main(){ lcd_init(); lcd_gotoxy(1,1); LCD_PUTC("VELOCIDAD MOTOR "); enable_interrupts(int_ext); //habilitación de interrupciones externas ext_int_edge(L_to_H);

//Activa interrupción por flanco de bajada

enable_interrupts(global); //Habilita interrupciones de forma global //Bucle repetitivo "TRUE" WHILE(TRUE) {

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delay_ms(999);

//Espera por un segundo

RPM = contador*(60/8); contador=0; lcd_gotoxy(1,2);

//Cálculo de RPM (8 Orificios) //Reinicia el contador de interrupciones //Fija las coordenadas en la LCD

printf(LCD_PUTC, "RPM: %f",RPM); //Imprime las RPMs calculadas } } EQUIPOS Y MATERIALES:          

Resistencias. Fotodiodo transmisor y receptor encapsulados (sensor de ranura). PIC16F877A. LCD 16x2. Oscilador a 4 MHz. Potenciómetro de 10K. Fuentes de alimentación. Motor. Disco con ranuras. Cables de conexión.

CONCLUSIONES: 





S e pudo comprobar el funcionamiento de un encoder incremental y la forma en la que genera pulsos digitales a través de la recepción del movimiento angular generado por un motor elcual tieen conectado un disco con perforaciones en su eje. Mediante la interrupción en la cápsula de aire del optosensor de herradura se comprobó que el este puede generar señales digitales, desde bajas hasta muy altas frecuencias, es decir al cortar la comunicación entre los dos diodos el emisor y el recetor. Mediante la simulación se concluye que la configuración del circuito LM311 como comparador es la adecuada para esta aplicación ya que la salida de voltaje solo puede ser 0 y +Vcc, para este caso 0 y 5 VDC. Dicha señal es la adecuada para ingresar al microcontrolador como una señal de interrupción.

RECOMENDACIONES: 

Es recomendable no olvidar la resistencia que sale del diodo en el sensor de ranura pues esta limita la corriente que se conduce a través de él, evitando daños.

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 

Se recomienda verificar que las fuentes de alimentación entreguen los voltajes necesarios para que la práctica funcione correctamente.  Se debe conocer cada uno de los pines de los circuitos integrados de tal manera de no causar un corto circuito y hacer que se quemen los componentes utilizados. BIBLIOGRAFÍA (2018). Retrieved 05 December 2018, from • http://encoder.com/blog/encoder-basics/que-es-unencoder/ Citar un sitio web - Cite This For Me. (2018). Bairesrobotics.com.ar. Retrieved 05 December 2018, from http://www.bairesrobotics.com.ar/data/pic16f877-guia%20detallada%20parte2.pdf

F: ………………………………………….

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Nombre: Ing.

Nombre: DOCENTE

ESTUDIANTE.