{"id":7509,"date":"2025-08-20T09:26:35","date_gmt":"2025-08-20T09:26:35","guid":{"rendered":"https:\/\/www.omch.com\/?p=7509"},"modified":"2025-11-14T09:06:24","modified_gmt":"2025-11-14T09:06:24","slug":"what-is-a-rotary-encoder","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.omch.com\/pt\/what-is-a-rotary-encoder\/","title":{"rendered":"O que \u00e9 um codificador rotativo? Tipos, funcionamento e aplica\u00e7\u00f5es"},"content":{"rendered":"

A precis\u00e3o \u00e9 agora uma necessidade essencial no mundo da engenharia atual, onde nada \u00e9 um luxo. Na automa\u00e7\u00e3o industrial, na eletr\u00f4nica de consumo e em todos os outros dispositivos, \u00e9 poss\u00edvel obter o controle do movimento, mas ele deve ser preciso. A parte mais importante desse recurso \u00e9 um componente eletromec\u00e2nico vital: o codificador rotativo. Este tutorial apresenta o codificador rotativo em profundidade, explicando sua finalidade, os mecanismos internos, as principais categorias, bem como o uso fundamental em um escopo de aplica\u00e7\u00f5es\/sistemas em cen\u00e1rios reais.<\/p>\n\n\n\n

O que \u00e9 um codificador rotativo e por que ele \u00e9 importante<\/h2>\n\n\n\n

Um codificador rotativo \u00e9 um dispositivo eletromec\u00e2nico, ou um sensor eletromec\u00e2nico, que mede o \u00e2ngulo rotativo ou o movimento de um eixo rotativo e disponibiliza essa informa\u00e7\u00e3o em um sinal el\u00e9trico. Esse sinal \u00e9 de natureza anal\u00f3gica ou pode ser um sinal digital que fornece informa\u00e7\u00f5es acion\u00e1veis sobre a posi\u00e7\u00e3o angular do equipamento conectado, o sentido de rota\u00e7\u00e3o de um eixo, a velocidade e a acelera\u00e7\u00e3o. Sua capacidade operacional \u00e9 inestim\u00e1vel em muitos mecanismos diversos em que \u00e9 necess\u00e1rio um feedback rotacional preciso em um mecanismo de controle de loop fechado ou um m\u00e9todo de medi\u00e7\u00e3o preciso.<\/p>\n\n\n\n

Um codificador rotativo \u00e9 basicamente diferente de um potenci\u00f4metro, embora ambos sejam comumente comparados. Um potenci\u00f4metro \u00e9 um sensor anal\u00f3gico absoluto simples, que produz uma sa\u00edda de tens\u00e3o que aumenta com a posi\u00e7\u00e3o de um limpador m\u00f3vel e que tem um limite de \u00e2ngulo de rota\u00e7\u00e3o inferior a 360A}}$S em cerca de 270 graus, com o zero da sa\u00edda correspondendo a um valor entre 0 e 360 graus (dependendo do fabricante). A maioria dos codificadores rotativos, por outro lado, n\u00e3o tem contato ou \u00e9 capaz de um grau de rota\u00e7\u00e3o teoricamente ilimitado, e as t\u00e9cnicas de detec\u00e7\u00e3o sem contato usadas evitam o desgaste mec\u00e2nico inerente ao limpador de um potenci\u00f4metro. Isso os torna perfeitos para serem usados em aplica\u00e7\u00f5es de rota\u00e7\u00e3o cont\u00ednua e aumenta muito a vida \u00fatil.<\/p>\n\n\n\n

Os codificadores rotativos fornecem os dados b\u00e1sicos de milh\u00f5es de procedimentos automatizados. Esses dispositivos, usados em controle industrial, rob\u00f3tica, usinagem CNC e outros, s\u00e3o vitais para dar a um sistema uma sensa\u00e7\u00e3o de como ele est\u00e1 se comportando, para que possa se ajustar a ele e ter uma no\u00e7\u00e3o de sua pr\u00f3pria condi\u00e7\u00e3o. O estudo de como eles funcionam \u00e9 importante para qualquer engenheiro ou t\u00e9cnico que venha a trabalhar nessas \u00e1reas.<\/p>\n\n\n\n

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Entendendo como funcionam os codificadores rotativos<\/h2>\n\n\n\n

Em sua ess\u00eancia mais simples, o que um codificador rotativo faz \u00e9 apenas transportar o giro mec\u00e2nico para uma s\u00e9rie de pulsos el\u00e9tricos. Um codificador rotativo funciona completando isso por meio de uma intera\u00e7\u00e3o inteligentemente ajustada de um elemento codificado e um elemento sensor.<\/p>\n\n\n\n

O item mais importante \u00e9 um disco padronizado ou roda de c\u00f3digo que \u00e9 pressionado no eixo em quest\u00e3o. Esse disco tem um padr\u00e3o repet\u00edvel com caracter\u00edsticas espec\u00edficas que um sensor fixo pode detectar. A aplica\u00e7\u00e3o desse princ\u00edpio \u00e9 feita por tr\u00eas tecnologias principais diferentes:<\/p>\n\n\n\n

    \n
  • Codificador \u00f3ptico rotativo: <\/strong>\u00c9 o mais comum dos diferentes tipos de codificadores e, na maioria das vezes, tem as resolu\u00e7\u00f5es mais altas. A roda de c\u00f3digo \u00e9 um disco transparente que possui um arranjo de linhas ou cortes opacos. Em vez disso, \u00e9 usado um diodo emissor de luz (LED) que projeta seu feixe atrav\u00e9s do disco e, posteriormente, um fotodetector registra os acertos no feixe de luz quando as linhas opacas se movem atrav\u00e9s da linha de detec\u00e7\u00e3o; isso produz um pulso.<\/li>\n\n\n\n
  • Codificadores magn\u00e9ticos:<\/strong> Nesse projeto, um rotor magnetizado \u00e9 usado na forma de uma roda de c\u00f3digo com uma s\u00e9rie de polos norte e sul. As altera\u00e7\u00f5es nos campos magn\u00e9ticos s\u00e3o detectadas por um sensor magn\u00e9tico estacion\u00e1rio de efeito Hall ou magneto-resistivo \u00e0 medida que a roda gira. Os codificadores magn\u00e9ticos podem ser muito robustos e ter altos n\u00edveis de confiabilidade, al\u00e9m de n\u00e3o tolerarem fatores ambientais como poeira, umidade e po\u00e7o de \u00f3leo, o que os torna adequados para aplica\u00e7\u00f5es industriais sujas.<\/li>\n\n\n\n
  • Codificadores mec\u00e2nicos:<\/strong> Esse \u00e9 o mais barato e mais f\u00e1cil de usar. Um padr\u00e3o de tra\u00e7os condutores em um disco faz contato f\u00edsico com um conjunto estacion\u00e1rio de escovas. Uma mudan\u00e7a nos padr\u00f5es \u00e0 medida que o eixo gira interpenetra e interrompe os circuitos para desenvolver um sinal. Eles t\u00eam como desvantagem principal o desgaste mec\u00e2nico, a vida \u00fatil curta e o ressalto de contato, que exige a elimina\u00e7\u00e3o do ressalto do sinal.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n

    A maior inova\u00e7\u00e3o da maioria dos codificadores incrementais \u00e9 o emprego de sinais de quadratura e, portanto, o nome codificador de quadratura. Eles geram dois trens de pulso distintos (um \u00e9 chamado de Fase A e o outro \u00e9 chamado de Fase B), que est\u00e3o defasados em 90 graus. Ao comparar qual fase do sinal est\u00e1 \u00e0 frente da outra, \u00e9 poss\u00edvel saber com certeza a dire\u00e7\u00e3o da rota\u00e7\u00e3o. Quando A est\u00e1 \u00e0 frente de B, a rota\u00e7\u00e3o no plano \u00e9 no sentido hor\u00e1rio; quando B est\u00e1 \u00e0 frente de A, \u00e9 no sentido anti-hor\u00e1rio. Al\u00e9m disso, \u00e9 poss\u00edvel medir a frequ\u00eancia desses pulsos para obter a velocidade do eixo.<\/p>\n\n\n\n

    Quanto mais preciso for um codificador, maior ser\u00e1 sua resolu\u00e7\u00e3o, que \u00e9 dada em pulsos por revolu\u00e7\u00e3o (PPR) ou contagens por revolu\u00e7\u00e3o (CPR). Um codificador de 1000 PPR emitir\u00e1 1000 pulsos por rota\u00e7\u00e3o de 360 graus em seus canais A e B. Os codificadores multicanais tamb\u00e9m incluem um terceiro canal, o sinal Z ou sinal de \u00edndice, com esse \u00fanico pulso ocorrendo a cada revolu\u00e7\u00e3o. Isso ser\u00e1 de grande utilidade no caso de sequ\u00eancias de homing e calibra\u00e7\u00e3o de posi\u00e7\u00e3o.<\/p>\n\n\n\n

    \"\"<\/figure>\n\n\n\n

    Principais tipos de codificadores e suas principais diferen\u00e7as<\/h2>\n\n\n\n

    Embora os codificadores tenham v\u00e1rias outras formas, dependendo de como s\u00e3o detectados, sua categoriza\u00e7\u00e3o mais importante \u00e9 por meio da sa\u00edda. A decis\u00e3o de usar um codificador de base incremental ou um codificador de base absoluta \u00e9 uma decis\u00e3o de projeto importante no sistema e depende da exig\u00eancia de posi\u00e7\u00e3o e do custo da aplica\u00e7\u00e3o em quest\u00e3o.<\/p>\n\n\n\n

    Codificador rotativo incremental<\/strong>: Um codificador rotativo incremental \u00e9 um codificador que tem um fluxo de sa\u00edda de pulsos que fornece o movimento relativo. Ele n\u00e3o projeta o estado posicional real do eixo, mas sim que ele est\u00e1 se movendo e em que dire\u00e7\u00e3o. O controlador do sistema ter\u00e1 de registrar esses pulsos em rela\u00e7\u00e3o a um ponto de partida conhecido. Esse ponto de partida deve ser direcionado, geralmente por meio de uma rotina de direcionamento no sinal Z. O primeiro ponto forte dos codificadores incrementais \u00e9 que eles s\u00e3o simples e baratos. No entanto, a principal desvantagem \u00e9 que, em caso de perda de energia, todas as informa\u00e7\u00f5es sobre as posi\u00e7\u00f5es seriam exclu\u00eddas. Depois que a energia \u00e9 restabelecida, o sistema deve ser reposicionado para recuperar a posi\u00e7\u00e3o.<\/p>\n\n\n\n

    Codificador rotativo absoluto: <\/strong>Em vez disso, o codificador rotativo absoluto tem um sinal diferente - uma palavra digital, ou c\u00f3digo, para cada posi\u00e7\u00e3o do eixo. Em um codificador absoluto, a roda de c\u00f3digo \u00e9 mais complexa, pois cada posi\u00e7\u00e3o \u00e9 codificada em um conjunto espec\u00edfico de c\u00f3digo bin\u00e1rio. Isso significa que, quando o sistema perde a energia, mas depois a recupera, o codificador fornecer\u00e1 a posi\u00e7\u00e3o real no momento em que a energia for fornecida. Isso elimina a necessidade de uma sequ\u00eancia de retorno e n\u00e3o perde os dados de posicionamento durante um ciclo de energia, o que \u00e9 necess\u00e1rio na maioria das aplica\u00e7\u00f5es cr\u00edticas de seguran\u00e7a e de alta posi\u00e7\u00e3o. Os codificadores absolutos s\u00e3o ainda mais divididos em:<\/p>\n\n\n\n

      \n
    • Volta \u00fanica:<\/strong> Fornece a posi\u00e7\u00e3o absoluta em uma rota\u00e7\u00e3o de 360 graus.<\/li>\n\n\n\n
    • Multi-voltas:<\/strong> Inclui um mecanismo de engrenagem adicional para contar tamb\u00e9m o n\u00famero de rota\u00e7\u00f5es completas, fornecendo um c\u00f3digo exclusivo em uma ampla gama de movimentos.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n

      N\u00e3o \u00e9 de se surpreender que a complexidade e a capacidade adicionais dos codificadores absolutos os tornem mais caros do que seus equivalentes incrementais.<\/p>\n\n\n\n

      Recurso<\/td>Codificador incremental<\/td>Codificador absoluto<\/td><\/tr>
      Sa\u00edda<\/td>Trens de pulso A\/B\/Z<\/td>C\u00f3digo digital exclusivo para cada posi\u00e7\u00e3o<\/td><\/tr>
      Dados da posi\u00e7\u00e3o<\/td>Mudan\u00e7a relativa em rela\u00e7\u00e3o a um ponto inicial<\/td>Posi\u00e7\u00e3o absoluta real em todos os momentos<\/td><\/tr>
      Perda de energia<\/td>Os dados de posi\u00e7\u00e3o s\u00e3o perdidos<\/td>Os dados de posi\u00e7\u00e3o s\u00e3o mantidos<\/td><\/tr>
      Homing<\/td>Necess\u00e1rio ap\u00f3s perda de energia<\/td>N\u00e3o \u00e9 necess\u00e1rio<\/td><\/tr>
      Complexidade<\/td>Mais simples, menos fia\u00e7\u00e3o<\/td>Sa\u00edda mais complexa, com v\u00e1rios bits<\/td><\/tr>
      Custo<\/td>Inferior<\/td>Mais alto<\/td><\/tr>
      Uso comum<\/td>Controle de velocidade, posicionamento relativo<\/td>Bra\u00e7os rob\u00f3ticos, CNC, posicionamento absoluto<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n

      Sa\u00eddas de sinal e como decodificar codificadores rotativos<\/h2>\n\n\n\n

      A sa\u00edda de onda quadrada derivada de um codificador deve ser decodificada adequadamente no controlador receptor (geralmente um PLC, microcontrolador ou unidade). A classifica\u00e7\u00e3o correta dos diferentes tipos de sinais de sa\u00edda \u00e9 muito importante para proporcionar compatibilidade de hardware e integridade de sinal.<\/p>\n\n\n\n

      O sinal dominante produzido \u00e9 o sinal de quadratura (fases A\/B), conforme explicado nos par\u00e1grafos anteriores. Entretanto, o circuito do driver de sa\u00edda determina as propriedades el\u00e9tricas da maneira pela qual esses sinais s\u00e3o acionados. Exemplos t\u00edpicos s\u00e3o:<\/p>\n\n\n\n

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      • Push-Pull (HTL - High-Threshold Logic):<\/strong> Uma sa\u00edda geral e popular. Ela oscila positivamente o sinal para cima (para a tens\u00e3o de alimenta\u00e7\u00e3o) e para baixo (para o terra) de modo a produzir um sinal forte e imune a ru\u00eddos. \u00c9 de uso comum nos sistemas industriais de 24V.<\/li>\n\n\n\n
      • TTL<\/strong> (<\/strong>L\u00f3gica transistor-transistor<\/strong>):<\/strong> Esse driver fornece uma sa\u00edda quadrada de 5 V e \u00e9 voltado para comprimentos de cabo mais longos devido \u00e0 sua sa\u00edda A e A-n\u00e3o, B e B-n\u00e3o, Z e Z-n\u00e3o, que \u00e9 um driver de linha diferencial. H\u00e1 uma excelente rejei\u00e7\u00e3o de ru\u00eddo de modo comum proporcionada pelos sinais diferenciais.<\/li>\n\n\n\n
      • Coletor aberto (NPN\/PNP):<\/strong> Um dos tipos de sa\u00edda \u00e9 o coletor aberto (NPN\/PNP), que \u00e9 usado como uma chave. Ele \u00e9 capaz de conduzir a linha de sinal para o terra (NPN) ou para a tens\u00e3o de alimenta\u00e7\u00e3o (PNP), mas n\u00e3o pode conduzir ativamente na outra dire\u00e7\u00e3o. Isso exige um resistor externo de pull-up ou pull-down na extremidade do controlador, que geralmente \u00e9 ligado a um pino comum, como VCC ou o terra, e \u00e9 usado para estabelecer um estado l\u00f3gico definitivo. Esse esquema de interface \u00e9 ben\u00e9fico entre sistemas de tens\u00f5es l\u00f3gicas vari\u00e1veis.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n

        O processo de decifrar os sinais A\/B \u00e9 l\u00f3gico. O controlador continua verificando qual dos dois canais est\u00e1 dispon\u00edvel. O canal oposto ou o mesmo leva a uma verifica\u00e7\u00e3o a ser realizada para determinar a dire\u00e7\u00e3o. Caso o estado do canal A seja alterado apenas agora, o controlador examina o estado atual do canal B. Quando B for diferente do estado anterior de A, a dire\u00e7\u00e3o ser\u00e1 no sentido hor\u00e1rio, e a mesma situa\u00e7\u00e3o ocorre no sentido inverso (quando o estado anterior de A for semelhante ao de B, a dire\u00e7\u00e3o ser\u00e1 no sentido anti-hor\u00e1rio). A l\u00f3gica geralmente \u00e9 aplicada a contadores de hardware ou por meio de software com o uso de interrup\u00e7\u00f5es externas para garantir um monitoramento confi\u00e1vel em tempo real. A quantidade de fios (por exemplo, 3 fios, 5 fios) que um codificador carrega est\u00e1 relacionada ao seu tipo de sa\u00edda (um codificador com sa\u00edda do tipo CC deve ter mais fios), \u00e0 sua capacidade de utilizar energia e ao fato de o codificador ter ou n\u00e3o um sinal Z ou sa\u00eddas diferenciais.<\/p>\n\n\n\n

        \"\"<\/figure>\n\n\n\n

        Especifica\u00e7\u00f5es importantes na sele\u00e7\u00e3o de um codificador rotativo<\/h2>\n\n\n\n

        Uma an\u00e1lise minuciosa para definir as necessidades da aplica\u00e7\u00e3o deve ser feita para determinar o tipo de codificador a ser usado. At\u00e9 a decis\u00e3o incremental (vs. absoluta), h\u00e1 algumas especifica\u00e7\u00f5es importantes que devem ser levadas em considera\u00e7\u00e3o:<\/p>\n\n\n\n