T40B Com Sistema de Medição de Velocidade de Rotação e Pulso de Referência

Existem no mercado inúmeros sistemas incrementais de medição rotação. No entanto, estes sistemas destinam-se exclusivamente à medição de rotação. Combinar as medições de torque e rotação em um único flange impõe requisitos especiais na medição de velocidade de rotação. Combinar a medição da velocidade de rotação e do torque em um único flange de medição introduz demandas especiais na medição da velocidade de rotação:

  • As características mecânicas e dos flanges de medição e o campo de aplicação não devem ser afetados pelo sistema de medição de velocidade.
  • É necessário um sistema de alta resolução que ainda assim permita grandes movimentos relativos entre rotor e estator.
  • O sistema de medição de velocidade de rotação integrado, não pode gerar interferência no sinal de transmissão dos torques nominal ou limite.

Esta integração facilita muito o manuseio. Não há necessidade de utilizar a outra ponta do eixo (do motor, ou freio) para a medição de rotação deixando-a livre para outros usos, por exemplo, outro flange de torque.

Implementação de um Sistema de Medição da Velocidade de Rotação

O anel plástico com condutor metal magnético é montado de forma totalmente integrada ao segundo flange do transdutor de torque. Isso economiza espaço e facilita significativamente a instalação.

O sistema é baseado na detecção sem contato da roda com pulsos magnéticos usando um sensor magnetorresistivo anisotrópico (AMR). Quando o sensor utilizado é submetido a um campo magnético, seu valor de resistência muda dependendo do ângulo de magnetização e do vetor direção do resistor. O campo magnético é modulado pelo movimento relativo entre o material medido e o sensor. O campo magnético é sentido na direção radial. Isso garante um sinal forte e estável. O vão livre máximo entre a roda e o sensor é de 2,5 mm.

Isso torna o sistema de medição extremamente insensível ao movimento relativo entre rotor e estator resultante da vibração no banco de teste.

Geração de Pulso por um Encoder Bidirecional

O encoder incremental magnético gera pulsos quando o trem de acionamento gira. O número de pulsos por revolução corresponde à velocidade ou à posição angulares. O sistema a disposição é um encoder bidirecional, isto é, o sensor AMR utilizado inclui duas pontes completas para aquisição de sinal. As duas pontes são dispostas de maneira deslocadas uma em relação à outra por um quarto de um período. Os sinais de seno e cosseno gerados são digitalizados no dispositivo eletrônico de saída. Os sinais de seno e cosseno periódicos são adicionalmente subdivididos por interpolação, aumentando, dessa forma, a resolução básica por meio eletrônico. Isso reduz o erro de quantização e o cálculo do valor da velocidade da rotação real do eixo confere resultados mais precisos.

Sinais de Saída

Dois sinais de onda quadrada eletricamente defasados em 90 graus estão disponíveis como sinais de saída.O segundo sinal (sinal B) permite que a direção do movimento (direita – esquerda) seja decodificada.

Com rotação no sentido horário, isto é, para a direita, o sinal B está adiantado uma fase do sinal A. Com uma borda ascendente do sinal B e o sinal A em ‘nível baixo’, corresponde à lógica “0”. Com rotação no sentido anti-horário, isto é, para a esquerda, o sinal A está adiantado uma fase do sinal B. Com uma borda ascendente do sinal A e o sinal B em ‘nível alto’, corresponde à lógica "1".

O par de sinais defasados A e B também é chamado de sinal em quadratura, uma vez que permite adicionalmente aumentar a resolução. Agora, os sinais A e B geram um pulso por par de polos. A resolução pode ser aumentada, por exemplo, com cada borda (subida e descida) dos sinais A e B que gera um pulso. Isso é chamado de avaliação quádrupla. Isso significa que para o sistema de medição de rotação do T40B e T40FM a resolução de 1024 pulsos por revolução pode ser aumentado para 4096 pulsos por revolução.

A transmissão incremental do sistema de medição da velocidade de rotação para o regulador de acionamento tem a vantagem de que são necessários apenas dois sinais para transmitir informações sobre a direção do movimento, a velocidade e a posição relativa.A desvantagem: A posição absoluta não é mais conhecida depois de uma falha de energia porque o sistema de medição da velocidade de rotação mede apenas a alteração em relação à posição inicial. No entanto, em sistemas de posicionamento, é essencial conhecer a posição absoluta. Por esse motivo, um “ciclo de referência” é realizado com a energia ligada. Isso requer um pulso de referência (índice 0). 

Sinal de Referência

A figura 4 mostra o terceiro sinal, o sinal de referência (índice 0). Este sinal é gerado por um sensor separado que percebe o campo magnético correspondente na direção axial. Ele é sincronizado com a borda ascendente do sinal A. Depois que a energia é ligada, o sistema de medição da velocidade de rotação precisa ser girado até que o pulso de referência tenha sido detectado. O valor absoluto do ângulo é disponibilizado depois de pelo menos uma revolução. Essa terceira faixa gera um pulso por revolução completa. Determinando a posição ou o posicionamento do rotor, a precisão demanda alta resolução angular. Com a avaliação quádrupla do sinal de quadratura, o sistema oferece uma precisão angular de 212 passos.

Os estágios de saída foram implementados como um sinal complementar simétrico de 5 V (TTL)-RS422. A transmissão do sinal diferencial tem a vantagem de os campos de interferência indesejados afetarem todos os sinais no mesmo nivel e, dessa forma, não alteram a diferença de sinal. A transmissão de sinal digital é, portanto, altamente imune à interferência e a solução ideal para longos comprimentos de cabo para uso em áreas sujeitas aos campos eletromagnéticos.

Transdutores de torque da HBM

T40B

T40FM

Download do artigo em formato *.PDF

Download

Vantagens

  • Alta resolução: 1024 pulsos/revolução
  • Precisão angular de até 212 passos
  • Sensor integrado otimizado para campos magnéticos
  • Alta qualidade de sinal e relação sinal-ruído
  • Sem necessidade de nenhum ajuste adicional entre a roda de pulso e o sensor
  • Air gap de até 2,5 mm entre a roda de pulso e o sensor
  • Protegido contra influências ambientais.
Fale Conosco Entre em contato com a HBM do Brasil para mais informações sobre produtos, sistemas, dúvidas técnicas e cotações.