fbpx

Cómo la temperatura y la humedad afectan el rendimiento de los encoders

Para entornos industriales elevados, los ingenieros deben tener en cuenta las condiciones ambientales difíciles, como temperaturas extremas, alta humedad y grandes cantidades de agua. Al seleccionar codificadores de alta temperatura, es necesario tener en cuenta la expansión térmica de materiales y componentes, como el disco del codificador a altas temperaturas y la velocidad máxima de funcionamiento a la temperatura más alta esperada. Al especificar codificadores para bajas temperaturas, se debe considerar la contracción térmica y el par de arranque adicional debido a lubricantes endurecidos.

Aquí, revisamos los efectos de estos factores y más sobre el rendimiento y la vida útil del codificador, y discutimos cómo especificar el dispositivo apropiado.

 

Efectos de la temperatura en el rendimiento del codificador

En un codificador óptico, un disco de código pasa entre un LED y un fotodetector, modulando el haz para generar un flujo de pulsos que puede procesarse para dar velocidad, dirección y / o posición. Los codificadores ópticos utilizan discos de código hechos de vidrio, Mylar o metal. Los codificadores magnéticos operan con un principio similar, pero usan ruedas modeladas con dominios magnéticos. En ambos casos, las temperaturas y la humedad extremas pueden afectar el rendimiento, las propiedades mecánicas y la vida útil.

Las bajas temperaturas, como las que se encuentran en la minería, el petróleo y el gas y las aplicaciones todoterreno, presentan un conjunto diferente de problemas. La contracción térmica puede distorsionar el disco de código de un codificador óptico, afectando la calidad de la señal y potencialmente introduciendo anomalías. Los cojinetes y la lubricación pueden convertirse en un problema. Los lubricantes se endurecen a bajas temperaturas. Si el codificador ha estado inactivo, el lubricante no se distribuirá uniformemente alrededor de los cojinetes en el arranque. Esta situación podría resultar en daños a los componentes del rodamiento, debido a la fricción entre los elementos rodantes y la pista interna o externa de los rodamientos. La consistencia del lubricante también puede aumentar sustancialmente el par de arranque.

Hasta ahora, nos hemos centrado en los codificadores ópticos. Los extremos térmicos también afectancodificadores magnéticos, aunque en menor grado. La expansión y contracción de la rueda magnética pueden alterar el tono de los polos magnéticos, alterando la salida. Los espacios de aire son un problema menor. Por lo general, los codificadores magnéticos modernos tienen espacios de aire amplios (hasta 0.070 ”) y cualquier variación causada debido a la expansión o contracción térmica se encuentra dentro del rango de tolerancia del espacio de aire viable.

Cómo elegir un codificador para temperaturas extremas

Todos estos factores hacen que sea fundamental tener en cuenta la temperatura al especificar un codificador. Tenga en cuenta que exceder la velocidad recomendada de un codificador disminuirá su tolerancia térmica. Considere un codificador clasificado para -40 ° C a 85 ° C con una velocidad máxima recomendada de 3000 RPM. Por cada 1000 RPM por encima de esa velocidad, la temperatura generalmente se reduce en 10.

Asegúrese de que el fabricante haya calificado la unidad mediante pruebas de vida útil altamente aceleradas (HALT). Esto incluye el rendimiento del diseño cuando se expone a un choque térmico (cambios rápidos y amplios de temperatura) junto con vibraciones. Estas condiciones pueden ser un problema particular para componentes frágiles como discos de código de vidrio.

Las demandas de rendimiento de la aplicación también pueden entrar en juego. Existe una compensación entre la calidad del disco y la resolución. Los discos de código de vidrio y metal son limitados. Los codificadores de mayor resolución utilizan discos de código Mylar, que son más susceptibles a temperaturas extremas. No asuma que una resolución más alta es necesariamente mejor. Los codificadores solo pueden informar la posición, no pueden compensar los errores mecánicos en el sistema. Al especificar la resolución, asegúrese de seleccionar un nivel que realmente beneficie a la aplicación.

Efectos de la humedad en el rendimiento del codificador

La humedad es un problema en una variedad de aplicaciones que incluyen entornos marinos, fabricación industrial como la fabricación de papel y entornos de lavado como los que se encuentran en la fabricación farmacéutica y la preparación de alimentos. La humedad puede degradar las superficies ópticas para atenuar la señal en los codificadores ópticos. También daña los componentes electrónicos y provoca fallas prematuras. Este es un problema particular en ambientes corrosivos como ambientes marinos o aquellos que involucran químicos agresivos. Para estas aplicaciones, es mejor que los OEM elijan componentes con clasificación de protección de ingreso (IP).Aprenda a elegir codificadores con clasificación IP en este informe técnico

Los componentes con clasificación IP están diseñados específicamente para resistir las condiciones enumeradas. Las unidades IP64, por ejemplo, son herméticas al polvo y pueden tolerar el rociado de agua a baja presión, mientras que los componentes IP66 pueden manejar chorros de agua a alta presión y las unidades IP67 pueden proteger contra la inmersión hasta una profundidad específica. Las medidas especiales incluyen componentes electrónicos encapsulados, diseños de sellos sofisticados en los cojinetes, materiales alternativos para sellos y lubricantes y carcasas especiales.

Dependiendo de los requisitos de resolución y rendimiento, un codificador magnético puede ser una mejor solución. Los codificadores magnéticos no se ven afectados por la humedad. Pueden operar en ambientes húmedos e incluso sumergidos totalmente en líquido.

Estudie las condiciones de su aplicación antes de buscar un codificador. Comprenda el sistema de clasificación de IP para elegir un dispositivo que proporcione la vida útil requerida. Hable con su proveedor para asegurarse de que los dispositivos hayan sido debidamente calificados y descubra los requisitos de montaje especiales.

Para los entornos más extremos, la mejor opción de retroalimentación puede ser un resolver. Estos dispositivos no contienen ningún dispositivo electrónico a bordo. Funcionan bien en las condiciones más duras. Hable con su proveedor para determinar si un solucionador es adecuado para usted.