Sensores de posición Absolutos

Los sensores de posición absolutos,  disponen de varias bandas en el rotor ordenadas según un código binario, y los captadores detectan un código digital completo que es único para cada posición del rotor. Entregan una salida codificada que nos indica la posición del elemento respecto a una referencia. Cuenta con varias pistas con distintas zonas. El sistema de lectura obtiene directamente el número codificado que nos da la posición.

Posee un disco con un dibujo complejo que está distribuido en anillos con-céntricos y representan los bits de una palabra binaria. Cada zona tiene una propiedad distinta para poder identificarse, y según cada una se les asigna un “1” o un “0”.

Cada pista representa un bit de salida, la que está más cerca del centro es el bit de mayor resolución y el más cercano al borde el de menor resolución.

Fig.1: a) Representación con Código de Gray, b) Representación con codificación binaria [1]

Los más usados son los de tipo óptico con zonas transparentes y opacas. También existen los de contacto con zonas conductoras y aislantes.

Por cada anillo debe existir un detector óptico. Por ejemplo en uno de 8 anillos como el de la figura 1, tendrá una resolución de 8 bits, (se divide la circunferencia en 256 porciones) si se agregan mas anillos con-céntricos se podrá tener una mayor resolución. Y por consiguiente un dato de posición más preciso.

La codificación generalmente se hace en código gray y luego se traduce a código binario.

Fig.2: Elementos básicos de un codificador absoluto, con disco de 3 bits

El código gray es un sistema de código binario en el cual dos códigos adyacentes solo se diferencian en una sola posición. Implica solamente que uno de los contactos detecta una transición de on/off o viceversa. Al haber solo un cambio de transición es más sencillo detectar un error y evitar que pueda llegar a dañarse alguna parte del sistema. En un dispositivo real los contactos nunca se alinean perfectamente. Si el código estuviera distribuido con un sistema binario, el código de 3 (off, on, on) estaría al lado del 4 (on, off, off) si por ejemplo estamos en la transición del 3 al 4 y existe alguna des-alineación, podría darse que el valor leído en algún momento fuera (on, on, on) lo que nos daría una posición 7, si por ejemplo este sistema decidiera el ángulo de posición de un brazo robótico, intentaría llevar el brazo a la posición 7 cosa que puede dañar al sistema si no era una posición deseada. El gran problema reside en la transición de un estado al otro.

 Fig.3: Elementos básicos de un codificador absoluto

Este tipo de codificadores tiene inmunidad frente a las interrupciones, ya que si se corta la alimentación al volver sabe la posición en la que esta. Es muy complejo el sistema de medición porque debe medirse todas las pistas y tanto los detectores como los emisores deben estar bien alineados.

Una desventaja notable es que este sistema es muy sensible a golpes o vibraciones.

Aplicación de estos sensores:

• En robótica, donde la posición del brazo del robot es necesaria para realizar el siguiente movimiento sin destruir el robot.
• En sistemas de seguridad y vigilancia para indicar la orientación de las cámaras CCTV.
• En grúas, grúas marítimas, palas mecánicas y motores eléctricos de maquinaria pesada.
• En elevadores para indicarle al elevador si debe subir o bajar.
• Controles industriales para la transportación de materiales.
• Un radar giratorio para conocer el ángulo preciso de rotación.

Los codificadores de posición son muy utilizados en la industria para detectar movimientos, y desplazamientos, los incrementales son más económicos pero los absolutos son mejores. Nos permite saber la posición si se pierde la alimentación eléctrica sin tener que reiniciar el sistema a 0. Son altamente perturbados por vibraciones, y los sistemas de detección de código es mucho más complejo.

[1]http://sensorcodificadorabsoluto.blogspot.com.ar/2008/05/introduccin_16.html
[2]http://www.tecnoficio.com/electricidad/velocidad_de_motores_electricos5.php
[3]http://www.dccia.ua.es/dccia/inf/asignaturas/ROB/optativos/Sensores/internos.html