Sistemas de medición de ejes eléctricos.

La medición se lleva a cabo con el fin de obtener las siguientes informaciones.

• Posición
• Velocidad
• Aceleración.

Regulación PID. Prporcional, integral y derivativa.

Los métodos de medición se clasifican de acuerdo a los siguientes criterios:

Obtención de datos de manera directa o indirecta.

Elementos de medida, o generación de señal.

• Mecánica.
• Eléctrica.
• Óptica.
• Magnética.
• Inductiva.
• Acústica.

Tipo de señal digital o analógica.

Sistema de referencia absoluta o relativa.

Medición indirecta. El elemento de medición es un disco incremental giratorio del encoder integrado.

El movimiento lineal del carro se detecta y calcula mediante pasos angulares del disco del encoder.

Medición directa. La longitud del elemento de medición corresponde al valor real.

El elemento de medición es una cinta magnética.

Los valores digitales sólo pueden ser específicos, es decir , están escalonados.

Existen diversos sistemas de codificación para representar esos valores: Binarios, octales, hexadecimales, etc

Los valores analógicos se digitalizan mediante un convertidor analógico – digital.

La resolución o la unidad más pequeña que podemos medir corresponde a los valores en el eje Y.

La frecuencia de muestreo corresponde a la distancia de los pasos en el eje X.

Movimientos absolutos. Las mediciones siempre se refieren a un punto fijo de referencia.

Movimientos relativos. Los movimientos se refieren a un punto de referencia que puede cambiar.

Sistema absoluto. Todas las mediciones se refieren a una posición claramente definida.

No es necesario realizar un recorrido de referencia.

La desconexión del sistema no modifica el valor de la posición.

Sistema incremental. El sistema únicamente cuenta incrementos. (pasos individuales).

Necesidad de realizar un recorrido de referencia.

La desconexión del sistema provoca la pérdida del valor correspondiente a la posición.

La nueva puesta en funcionamiento requiere un recorrido de referencia.

La resolución de un sistema se refiere al valor más pequeño que se puede detectar o medir.

Este valor depende de dos factores fundamentales.

• Tecnología del tipo de sensores utilizados.
• Tecnología utilizada para el procesamiento de los valores de medición.

En este caso la resolución se obtiene dividiendo los 10 voltios entre los 8 escalones. La resolución sería de 1,25 voltios por segmento.

La resolución puede aumentarse mediante la evaluación adicional de señales.

En este ejemplo añadimos los flancos para evaluar una señal adicional.

Para medir el posicionamiento de un sistema lineal podemos utilizar un sencillo potenciómetro formado por una pletina metálica que recorra toda la distancia a medir y en la que se apoye un cursor deslizante.

Obtenemos una tensión proporcional a la posición del cursor.

El potenciómetro como sistema de medición lineal.

Por la ley de Ohm podemos calcular la tensión que se corresponderá con la posición del actuador lineal. Es importante que la resistencia tenga un comportamiento lineal.

I = U0/R1

I = U1/(R1+R2)

Igualando ambas expresiones tenemos:

U0/U1 = R1 /  (R1+R2)

Con un impulso de la corriente se genera un campo magnético alrededor del cable de cobre, y al mismo tiempo se inicia la medición del tiempo.

En la zona de sobreposición de los campos magnéticos del imán permanente y el generado por el cable de cobre se genera una onda micromecánica que se propaga con la velocidad del sonido.

Una vez que la onda llega a la bobina esta detecta el movimiento generado por la onda.

La posición del cursor se calcula recurriendo a la velocidad de propagación de la onda y el tiempo medido.

Se utiliza principalmente para medir posicionamiento de cilindros hidráulico.

Las señales sinusoidales provenientes de los polos de los campos magnéticos se detectan con sensores Hall.

Un sensor inductivo detecta los dientes del engranaje.

Esta limitado por el tiempo mínimo de señal del detector.