03.08 Sensor de posición
# Sensor de posición
El encoder incremental es un dispositivo que genera pulsos eléctricos a medida que un actuador magnético gira. Este actuador se sitúa en el eje del cual se desea conocer la posición.
Este tipo de sensor generalmente consta de tres canales: A, B y Z. Los canales A y B son señales cuadradas desfasadas 90 grados, mientras que el canal Z proporciona una referencia de posición conocida como pulso de índice. El encoder incremental genera un número determinado de pulsos por cada rotación del ángulo medido, lo que se conoce como pulsos por revolución o PPR.
Para estimar la velocidad, dirección y posición del motor a partir del encoder incremental, se utilizan los pulsos de los canales A y B. La dirección del movimiento se determina mirando si A está avanzada respecto a B (sentido antihorario) o viceversa (sentido horario). La velocidad se calcula midiendo el intervalo entre pulsos y la posición se determina contando (integrando) el número de pulsos desde una posición de referencia conocida.
Sin embargo, este tipo de sensor, al igual que otros, presenta un desafío: hasta que no se obtiene la señal de índice, la posición es desconocida. Una solución efectiva podría ser implementar un lazo abierto de tensión hasta obtener el pulso que marca el origen, ya que no requiere una lectura de posición previa ya que el ángulo se impone externamente. En el contexto de la tracción eléctrica, no es viable girar el motor libremente al iniciar el convertidor, ya que esto implicaría un desplazamiento involuntario del vehículo. El lazo abierto de tensión sería una solución adecuada para la aplicación específica de la Formula Student, dado que los motores están acoplados a las ruedas mediante una reductora de velocidad, con una relación de transmisión típica de alrededor de 10. Esto implica que, en el peor escenario, el motor deberá dar una vuelta mecánica completa antes de obtener un pulso de índice, lo que resulta en que la rueda gire aproximadamente una décima parte de una revolución mediante el control de lazo abierto. Tras obtener el pulso de índice, se puede operar en lazo cerrado sin mucha dificultad.
Otra posibilidad es inicializar la variable de la posición con un valor arbitrario hasta obtener el pulso de índice, aunque se desconoce si este método podría causar problemas más allá de la falta de rendimiento durante este periodo inicial.
El hardware necesario para leer la señal del encoder incremental puede consistir únicamente en el uso de tres comparadores analógicos. Estos comparadores se encargan de convertir las señales comúnmente diferenciales de los canales A, B y Z en señales digitales que pueden ser procesadas por el MCU del inversor. Esta interfaz también sería compatible con sensores de posición Hall, lo que brinda flexibilidad en la elección del sensor de posición para el inversor.
