¿Qué es un Codificador Magnético?
Es un tipo de codificador que utiliza un sensor magnético para detectar cambios en la distribución del campo magnético como método de detección de magnitudes físicas.
Los codificadores son sensores de posición que detectan magnitudes físicas como el desplazamiento lineal del eje y el ángulo de rotación y emiten información de posición en forma de señales eléctricas.
Existen dos tipos: los codificadores lineales, que detectan el movimiento lineal, y los codificadores rotativos, que miden las magnitudes de rotación. Los codificadores rotativos, que tienen una amplia gama de aplicaciones cuando se combinan con motores, son con diferencia los más utilizados.
Usos de los Codificadores Magnéticos
Los codificadores se aplican ampliamente en el campo de los equipos industriales, etc. En particular, los codificadores magnéticos son resistentes al aceite, el agua, el polvo y otros contaminantes, y tienen una excelente resistencia al calor, las vibraciones y los golpes. Por lo tanto, son adecuados para su uso en entornos difíciles, como altas temperaturas con muchas vibraciones y golpes. En concreto, se pueden utilizar en máquinas herramienta y equipos industriales en entornos polvorientos y en fábricas en las que se producen salpicaduras de agua y aceite de corte.
A diferencia de los codificadores ópticos, el codificadores magnético no necesita un disco con hendidura, por lo que se puede conseguir el mismo nivel de resolución en un tamaño más reducido. En comparación con los codificadores ópticos, los codificadores magnéticos tienen menos componentes y consumen menos energía, por lo que se suelen utilizar cuando es importante que sean compactos, ligeros y consuman poca energía.
Principios de los Codificadores Magnéticos
Existen dos tipos de métodos de salida de codificadores: incremental, que emite el ángulo relativo a la posición inicial, y absoluto, que emite el ángulo como un valor absoluto. Con los codificadores magnéticos, la onda sinusoidal de la forma de onda de tensión corresponde al ángulo absoluto, haciendo que la salida absoluta sea más fácil que con los codificadores ópticos.
Un codificador magnético típico consta de un sensor magnético y un imán permanente.
1. Sensor Magnético
Como sensores magnéticos se utilizan elementos Hall y elementos MR. Los elementos Hall son sensores que detectan el magnetismo utilizando el efecto Hall, en el que se genera una tensión correspondiente a la densidad y dirección del flujo magnético cuando se hace pasar una corriente eléctrica a través de una fina película semiconductora.
Los elementos MR, también llamados elementos magnetorresistivos, son sensores que detectan el magnetismo utilizando el efecto magnetorresistivo, en el que el valor de la resistencia eléctrica cambia con la intensidad del campo magnético.
2. Imanes Permanentes
Los imanes permanentes se fijan a objetos giratorios o en movimiento. Cuando el eje gira y cambia la posición del imán permanente, cambia la distribución del campo magnético y cambia la densidad del flujo magnético aplicado al sensor magnético. El sensor magnético convierte el cambio de densidad de flujo magnético en una señal eléctrica y puede proporcionar información sobre la posición del eje.
Características de los Codificadores Magnéticos
Los codificadores magnéticos son susceptibles a las interferencias magnéticas de los motores eléctricos. Como consecuencia, el rango de temperaturas de funcionamiento en el que pueden funcionar es limitado.
Hasta la fecha, los codificadores magnéticos han experimentado numerosas mejoras. Sin embargo, su precisión y resolución generales son inferiores a las de los codificadores ópticos y capacitivos.
Además, los codificadores ópticos son más sensibles a la suciedad, el polvo y el aceite. En cambio, los codificadores capacitivos son resistentes a los contaminantes ambientales, ahorran espacio, tienen una larga vida útil y soportan temperaturas adversas.
Construcción de Codificadores Magnéticos
1. Sensor Magnético
Los elementos Hall, que son sensores magnéticos que utilizan el efecto Hall, están hechos principalmente de materiales semiconductores. Los materiales semiconductores incluyen semiconductores compuestos como el arseniuro de indio (InAs), el arseniuro de galio (GaAs) y el antimonio de indio (InSb), así como el silicio (Si), que puede montarse en una matriz de CI.
El arseniuro de indio ofrece un buen equilibrio entre características de temperatura y sensibilidad, el arseniuro de galio tiene características de temperatura estables y el antimonio de indio tiene una alta sensibilidad. Los elementos Hall pueden dividirse en dos tipos, que detectan la intensidad del campo magnético en las direcciones longitudinal y transversal.
2. Imanes Permanentes
Una forma común de imán permanente utilizada en los codificadores magnéticos es una forma de disco magnetizado en la dirección radial o plana. Tanto las dimensiones del codificador como el material del imán pueden seleccionarse siempre que se cumplan los requisitos de densidad de flujo magnético para el funcionamiento.
Los principales tipos utilizados son la ferrita, el neodimio (Ne-Fe-B) y el samacova (SmCo). Los materiales a base de ferrita son más baratos, los de neodimio son más pequeños y ligeros y los de samacova tienen mejores características térmicas.