Cómo Medir la Posición y la Velocidad?
En muchos campos, industriales o no, la medición del movimiento (posición o velocidad) es una información esencial para garantizar el buen funcionamiento de sistemas y máquinas.
Existen múltiples dispositivos para realizar estas mediciones. Estas herramientas, a menudo denominadas sensores de posición, presentan características que varían entre sí. Por lo tanto, es necesario seleccionar el sensor que presente las características que mejor se adapten a la medición que se va a realizar.
Este artículo pretende explorar las diferentes soluciones disponibles para el usuario, presentando las más adecuadas para cada tipo de aplicación. Para ello, separaremos el análisis de las aplicaciones en dos: el tipo de movimiento y el tipo de medición.
Tipo de Movimiento
En primer lugar, se estudiará el tipo de movimiento que se va a medir. El movimiento se divide normalmente en componentes lineales y rotacionales (vectores). Estos dos tipos de componentes suelen analizarse (es decir, medirse) de forma independiente.
Rotación
La rotación es cuando un sistema gira alrededor de un eje. Algunos ejemplos son los brazos mecánicos y las válvulas de los motores. La medida se dará en unidades de ángulo.
Mono Vuelta
Una rotación se denomina "monovuelta" cuando no supera los 360°. En este contexto, se mide simplemente la orientación del sistema con respecto a un eje de referencia. Para realizar dicha medición se pueden utilizar dos sensores de posición diferentes:
Codificadores rotativos absolutos monovuelta
La principal ventaja de los inclinómetros es que pueden montarse prácticamente en cualquier lugar y en cualquier posición del sistema: no es necesario fijarlos al eje de rotación para medir una inclinación. Teniendo en cuenta además su tamaño muy compacto, se recomiendan naturalmente cuando el espacio es una limitación importante.
En comparación, los codificadores monovuelta (codificadores rotativos absolutos monovuelta) deben montarse en el eje. Sin embargo, su rendimiento dinámico y su precisión suelen ser mejores. Además, son muy resistentes a los golpes y las vibraciones y presentan la enorme ventaja de estar disponibles con todas las interfaces del mercado. Por último, la versión magnética de estos codificadores es a la vez más económica, más compacta y menos sensible a las agresiones ambientales (humedad, polvo, golpes, temperatura).
Para obtener información más detallada, puede consultar nuestro análisis Comparación de inclinómetros y codificadores rotativos monovuelta .
Multivuelta
Las rotaciones multivuelta se refieren a movimientos que lógicamente implican varias vueltas. Para estos movimientos, no sólo se medirá la posición y/o la velocidad de una revolución, sino también el número de vueltas. En estos casos, sólo los codificadores rotativos multivuelta absolutos permiten el seguimiento del movimiento. Encontrará más información en un artículo detallado sobrecodificadores absolutos .
También hemos escritouna explicación sobre la diferencia entre codificadores monovuelta y multivuelta .
Movimiento de Traslación
Un movimiento de traslación es un movimiento que se produce a lo largo de un eje, paralelamente a él. Suele denominarse movimiento lineal. La medida se procesa en unidades de longitud.
Cable de tracción
Los sensores de movimiento lineal consisten en un codificador rotatorio acoplado a un adaptador cuya finalidad es convertir un movimiento de traslación en un movimiento de rotación. Un cable se enrolla y desenrolla alrededor de un eje, permitiendo la medición a través de un codificador rotativo. Uno de los extremos del cable se acopla al sistema cuyo desplazamiento debe medirse, mientras que la parte del codificador permanece fija con respecto al marco de referencia.
Los cables de traccion pueden incluir cualquier codificador y, por tanto, pueden tener todas sus características. En consecuencia, el usuario tiene a su disposición todas las interfaces de salida existentes. Sin embargo, tienen la desventaja de su volumen de carcasa relativamente importante y la necesidad de colocar cables. La resolución dependerádel rango de medición lineal .
Rueda de medición
Una rueda de medición es un componente que se fija al eje de un sensor de movimiento rotativo. Se acciona en rotación por adhesión a su diámetro exterior. Esto se suele hacer fijándola a una cinta transportadora. Es el mismo principio que el del par piñón/cremallera (sustituyendo las ruedas dentadas por la adherencia).
Este sistema es interesante cuando se dispone de un espacio reducido para el sensor de movimiento lineal y/o un movimiento "sin fin", como una cinta transportadora.
Tipo de Medición
Esta sección definirá el tipo de dispositivo que se utilizará, al menos en parte. En efecto, también es necesario definir el tipo de medición que se desea realizar. En función de esto, se orientará hacia diferentes características.
Relativa (Incremental)
En algunas aplicaciones, sólo es necesario medir un movimiento en comparación con una situación inicial (sin punto de referencia fijo), es decir, un desplazamiento respecto al momento o velocidad anterior. Este tipo de mediciones relativas pueden realizarse perfectamente gracias a los codificadores incrementales. Esto se aplica no sólo a los movimientos de rotación, sino también a los de traslación, en los que el sensor de movimiento consiste en un 50% en un codificador rotativo.
Los codificadores incrementales tienen la importante ventaja de ser muy económicos y de tamaño compacto. Cuando sólo se requiere la velocidad y/o la posición relativa, se prefiere esta solución.
Absoluto
Sin embargo, algunos sistemas de control necesitan conocer la posición exacta en relación con un marco de referencia que no evoluciona a medida que avanzan los pasos de trabajo. Los codificadores e inclinómetros absolutos han sido diseñados exactamente para este fin. Evidentemente, es posible añadir un desplazamiento y realizar un reajuste en un momento dado. Al poder medir también la velocidad, la principal diferencia radica en esta capacidad de seguir el movimiento durante todo el ciclo, ¡incluso después de un corte de corriente!
Pero esta función adicional no carece de contrapartida. La tecnología necesaria para el recuento de vueltas tiene un costo. Por lo tanto,los codificadores absolutos serán significativamente más caros que un codificador incremental.
Es interesante señalar que las tecnologías de recuento de vueltas de POSITAL no necesitan pilas (¡menos mantenimiento!). En particular,la tecnología de efecto Wiegand representa un salto tecnológico en el campo de los sensores.
Conclusión: Cuál Elegir?
Finalmente, cuando se pregunte "¿qué sensor de posición debo elegir para mi aplicación?", intente analizar primero qué tipo de movimiento pretende medir y qué tipo de medida es necesaria para que su sistema de control funcione. POSITAL intenta proporcionarle los mejores productos y soluciones mientras le asiste durante su fase de diseño.
| ¿POR QUÉ POSITAL? |
|---|
POSITAL es un fabricante de sensores para sistemas de control de movimiento y garantía de seguridad. Los productos de la empresa, que incluyen codificadores rotativos, inclinómetros y sensores de posición lineal, se utilizan en una amplia gama de entornos, desde la fabricación hasta la minería, pasando por la agricultura y la energía. POSITAL es miembro del grupo internacional FRABA. El Grupo FRABA es una empresa líder en el mercado que hace uso del diseño de productos avanzados y del proceso de fabricación para garantizar que sus clientes disfruten de las ventajas del liderazgo tecnológico, la elección, la calidad del producto y los precios competitivos. El grupo FRABA es también un innovador en el diseño de productos y procesos de fabricación y un pionero de la Industria 4.0. POSITAL tiene un alcance global con filiales en Europa, América del Norte y Asia - y socios de ventas y distribución en todo el mundo. Los productos se fabrican en instalaciones de producción avanzadas. El sistema de producción semiautomatizado guiado por ordenador realiza un seguimiento de cada dispositivo desde el pedido, pasando por el montaje y las pruebas, hasta la entrega final.POSITAL ha desarrollado un sistema avanzado de fabricación y cumplimiento de pedidos que adopta las tecnologías del siglo XXI. Con este sistema, POSITAL ha sido capaz de lograr la "personalización en masa". Así es como POSITAL combina la eficiencia de costos y la variedad de la fabricación a escala con la flexibilidad y la precisión de los proyectos especializados. POSITAL es una empresa líder en el mercado que hace uso de un avanzado proceso de diseño y fabricación de productos para garantizar que sus clientes disfruten de las ventajas del liderazgo tecnológico, la posibilidad de elección, la calidad del producto y los precios competitivos. |