Encoder com saída 4 a 20 mA ou 0 a 10 V: o sensor de ângulo para a entrada analógica do CLP

O encoder com saída 4 a 20 mA ou 0 a 10 V é um encoder absoluto que transforma o ângulo do eixo numa corrente ou tensão proporcional, lida pela entrada analógica comum do CLP, do indicador ou do controlador. Não há pulsos para contar nem rede para configurar, e a posição está certa assim que o equipamento liga. Na linha Dynapar e Hengstler, fazem isso o Hengstler AR62 analógico e o Dynapar B58A. O preço da simplicidade é o alcance: eles medem até uma volta.

Abaixo, por que esse tipo existe, como a faixa e o centro são escolhidos, a resolução que sobra de verdade, quando ele serve e quando pedir SSI ou rede. A Alpes Automação é distribuidora autorizada Dynapar e Hengstler. O mapa das famílias está em por que cada encoder existe.

Por que existe encoder com saída analógica?

Porque a entrada analógica é comum nos CLPs. Um encoder em rede pede o mestre da rede, o arquivo de configuração e alguém que saiba integrar; um incremental pede contador rápido e uma busca de referência a cada partida. O encoder analógico entrega a posição absoluta num par de fios que a entrada de 4 a 20 mA ou de 0 a 10 V já lê.

Na nossa leitura da ficha do B58A, ele é também a troca natural do potenciômetro de posição, que gasta pelo contato: o encoder mede sem contato elétrico deslizante e com a faixa útil gravada de fábrica (a Dynapar não lista aplicações para o B58A).

Quais encoders Dynapar e Hengstler têm saída 4 a 20 mA?

Fontes: ficha AR62/AR63 (Dynapar, 702910) e ficha do B58A (Dynapar Brasil). O AR62 também existe em SSI e CANopen, e tem zeramento em campo, ligando um pino ao positivo da alimentação.

Há ainda um terceiro caminho, sem eixo: os sensores magnéticos HDN58, HDP18 e HDP30 da Dynapar leem um ímã preso ao eixo e têm versões com saída analógica. Eles servem onde o eixo bate ou desalinha; a resolução e a faixa dependem do modelo, sob consulta.

Como se escolhem a faixa e o centro?

No B58A, a faixa e o centro saem gravados de fábrica, no código de pedido de dez campos:

O exemplo da ficha, B58AH0000360KABA10, é sentido horário, centro em 0°, faixa de 360°, flange clamping, eixo de 10 mm, saída de 0 a 5 V, prensa-cabo lateral e 1,5 m de cabo, sem plug.

Um exemplo nosso. Uma alavanca que trabalha entre 120° e 240° pede faixa de 120° com centro em 180°. Com saída de 4 a 20 mA, flange clamping e o mesmo cabo, o código montado pela tabela fica B58AH1800120KACA10. Confira com o técnico antes de pedir: o código é nosso, feito com a tabela da ficha.

Que resolução sobra de verdade?

Doze bits são 4.096 degraus. Eles se espalham pela faixa escolhida, e é por isso que a faixa estreita dá mais resolução por grau. A conta, com os números das fichas (cálculo nosso; a Dynapar não publica a resolução por faixa, confirme no pedido):

Duas ressalvas mudam a conta na prática:

• A entrada do CLP também tem resolução. Se o cartão analógico tem menos bits que o encoder, vale a do cartão. Consulte o manual do CLP.
• Resolução não é precisão. O AR62 analógico tem 12 bits, mas precisão de ±1°: numa faixa de 90°, o degrau é de 0,022°, e o erro pode chegar a 1°. Para posição fina, o caminho é outro (veja resolução e precisão).

Como ligar no CLP?

• Escolha a saída pela entrada: entrada de corrente, 4 a 20 mA; entrada de tensão, 0 a 10 V (AR62) ou 0 a 5 V e 0,5 a 4,5 V (B58A).
• Respeite a carga: no B58A, a carga em corrente fica abaixo de 250 Ω e, em tensão, acima de 10 kΩ. Some a resistência da entrada e a do cabo.
• Alimentação: no B58A, de 10 a 30 Vcc, com consumo abaixo de 10 mA.
• Use o zero vivo: em 4 a 20 mA, o início da faixa é 4 mA, não zero. Uma leitura perto de 0 mA indica fio rompido ou falta de alimentação, e o CLP pode tratar isso como falha.
• Escale no CLP: 4 mA é o início da faixa e 20 mA, o fim. No exemplo de 120° a 240°, cada grau vale 16 mA ÷ 120° = 0,133 mA.

Onde ele entra, e onde não entra?

Entra onde o movimento cabe numa volta e o sinal precisa ser simples: ângulo de alavanca, de braço, de lança ou de tambor com redução. A Hengstler cita o AR62 para guindaste, offshore, eólica, máquina de construção, prensa, envase e alimentos, e o magnético com IP69K é o que aguenta água e choque. Em comporta de hidrelétrica e de saneamento, o ângulo do tambor pode ser lido por um absoluto, analógico com redução ou multivoltas.

Não entra quando:

• o movimento passa de uma volta. Nos modelos que conferimos, a saída analógica cobre até 360°; 4 a 20 mA multivoltas não está confirmado na linha. Use um absoluto multivoltas em SSI ou em rede: AC58 ou AI25 (veja encoder absoluto para rede industrial);
• o curso é linear e longo, com cabo (draw-wire). O B58A só cobre uma volta do tambor do carretel: de 150 a 500 mm de curso, conforme o carretel (estimativa nossa). Acima disso, veja encoder a cabo;
• a medida é velocidade ou comprimento contínuo. Aí é incremental (encoder rotativo);
• a aplicação pede erro abaixo do que o sensor garante. Com ±1° no AR62, posicionamento fino pede outro encoder.

Veredito: para ângulo de até uma volta num CLP simples, o analógico; para várias voltas, o multivoltas em SSI; para máquina já em rede, o absoluto de rede.

Analógico, SSI, rede ou incremental: qual usar?

Qual escolher, e quando não usar

• AR62 analógico: ângulo de até uma volta em ambiente com água, choque ou maresia. Não use para posição fina (±1°).
• B58A (sob consulta): ângulo de 18° a 360° com faixa e centro gravados de fábrica. Não use em mais de uma volta nem acima de 80 °C.
• AC58 SSI ou AI25: quando o movimento passa de uma volta. Não use se o CLP só tem entrada analógica.

Próximo passo

Anote o ângulo mínimo e máximo do movimento, o sentido, a entrada do CLP (corrente ou tensão) e o ambiente. O resto do que informar está no checklist de especificação. A diferença entre os tipos de absoluto está em encoder absoluto, e todos os tipos, na central de encoders.

Fale com o técnico da Alpes

Descreva o que precisa medir, a faixa de ângulo, o sinal que o CLP lê e o ambiente. Se for projeto fora do catálogo, como um encoder a cabo ou uma redução, mande pelo formulário com o assunto "projeto ou aplicação especial", ou veja a engenharia de aplicação. Fale com o técnico da Alpes pelo WhatsApp (41) 98440-4804 ou pelo formulário.