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Algoritmo para la aproximación de la velocidad de giro de un eje mediante un encoder incrementalAlgorithm to approximate the rotational speed of an axis by an incremental encoder

Resumen

El algoritmo propuesto en este artículo aproxima la velocidad angular por medio de las señales que vienen de un encoder incremental. Este algoritmo remueve las oscilaciones que aparecen, incluso a velocidad constante, cuando se usan los algoritmos tradicionales, los cuales son conocidos como a tiempo fijo y a espacio fijo. La idea clave en la eliminación de las oscilaciones es la sincronización entre una señal cada δ de tiempo y los pulsos que vienen del encoder. El resultado más sobresaliente en este artículo dice que el promedio armónico entre la salida del algoritmo propuesto y la salida de una modificación de este mismo algoritmo resulta tener el error relativo más pequeño posible. El error relativo del algoritmo nuevo es siempre menor que la mitad de lo que sería usando los algoritmos tradicionales, lo cual demuestra que el algoritmo es óptimo. Al finalizar el artículo, y usando pulsos reales provenientes de un encoder, se corren algunos experimentos en Simulink de Matlab. Estos experimentos sirven como prueba experimental del rendimiento de los algoritmos.

1. INTRODUCCIÓN
Los encoders incrementales son la opción más popular para medir la velocidad en aplicaciones industriales, dado su bajo costo y su simplicidad, de ahí que cualquier propuesta para mejorar el sensor tendrá un impacto positivo en la industria. La revisión de la literatura permite identificar cuatro áreas de trabajo, por medio de las cuales puede evidenciarse la importancia de cualquier aporte en el área: 1. la generación de nuevos tipos de encoders; 2. la generación de propuestas para reducir los errores propios del sensor; 3. el reporte de aplicaciones; 4. la generación de algoritmos para mejorar la calidad de la estimación, de los cuales la propuesta en este artículo es uno más.
Las propuestas de encoders nuevos incluyen, por ejemplo, el uso del efecto hall, efecto capacitivo o salidas con forma de onda distinta a la cuadrada, como en Hoang y Jeon (2011). Acerca del área 2, el trabajo en Nandayapa et al. (2012) elimina la naturaleza discreta del sensor, por medio de la estimación de la posición. Por otra parte, en cuanto al área 3, los encoders son usados en robótica, control de movimiento y radares, entre muchas otras aplicaciones. Por ejemplo, en el trabajo de Voldán (2012) se utiliza la estimación de la velocidad para calcular la aceleración, y de ahí el torque.

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DC.Title.spa
 Algoritmo para la aproximación de la velocidad de giro de un eje mediante un encoder incremental
DC.Title.eng
 Algorithm to approximate the rotational speed of an axis by an incremental encoder
DC.Creator
 Fonseca Gómez, José Miguel; Rairan Antolines, José Danilo
DC.Subject.snpi.spa
DC.Subject.snpi.eng
DC.Subject.spa
  •  Aproximación de la velocidad; Encoder incremental; Espacio fijo; Promedio armónico; Tiempo fijo.
DC.Subject.eng
  •  Approximation of the speed; Incremental encoder; Fixed space; Harmonic average; Fixed time
DC.Description.spa

El algoritmo propuesto en este artículo aproxima la velocidad angular por medio de las señales que vienen de un encoder incremental. Este algoritmo remueve las oscilaciones que aparecen, incluso a velocidad constante, cuando se usan los algoritmos tradicionales, los cuales son conocidos como a tiempo fijo y a espacio fijo. La idea clave en la eliminación de las oscilaciones es la sincronización entre una señal cada δ de tiempo y los pulsos que vienen del encoder. El resultado más sobresaliente en este artículo dice que el promedio armónico entre la salida del algoritmo propuesto y la salida de una modificación de este mismo algoritmo resulta tener el error relativo más pequeño posible. El error relativo del algoritmo nuevo es siempre menor que la mitad de lo que sería usando los algoritmos tradicionales, lo cual demuestra que el algoritmo es óptimo. Al finalizar el artículo, y usando pulsos reales provenientes de un encoder, se corren algunos experimentos en Simulink de Matlab. Estos experimentos sirven como prueba experimental del rendimiento de los algoritmos.

1. INTRODUCCIÓN
Los encoders incrementales son la opción más popular para medir la velocidad en aplicaciones industriales, dado su bajo costo y su simplicidad, de ahí que cualquier propuesta para mejorar el sensor tendrá un impacto positivo en la industria. La revisión de la literatura permite identificar cuatro áreas de trabajo, por medio de las cuales puede evidenciarse la importancia de cualquier aporte en el área: 1. la generación de nuevos tipos de encoders; 2. la generación de propuestas para reducir los errores propios del sensor; 3. el reporte de aplicaciones; 4. la generación de algoritmos para mejorar la calidad de la estimación, de los cuales la propuesta en este artículo es uno más.
Las propuestas de encoders nuevos incluyen, por ejemplo, el uso del efecto hall, efecto capacitivo o salidas con forma de onda distinta a la cuadrada, como en Hoang y Jeon (2011). Acerca del área 2, el trabajo en Nandayapa et al. (2012) elimina la naturaleza discreta del sensor, por medio de la estimación de la posición. Por otra parte, en cuanto al área 3, los encoders son usados en robótica, control de movimiento y radares, entre muchas otras aplicaciones. Por ejemplo, en el trabajo de Voldán (2012) se utiliza la estimación de la velocidad para calcular la aceleración, y de ahí el torque.
DC.Source
 https://revistas.javeriana.edu.co/index.php/iyu/article/view/1820
DC.Identifier.virtualpro
 http://www.revistavirtualpro.com/biblioteca/algoritmo-para-la-aproximacion-de-la-velocidad-de-giro-de-un-eje-mediante-un-encoder-incremental
DC.Identifier.issn-isbn
 ISSN:2011-2769 (Versión electrónica); 0123-2126 (Versión impresa)
DC.Identifier.citacion
 Revista Virtual Pro, Julio 2013, Ingeniería y Universidad: Engineering for Development Vol. 17 No. 2
DC.Language
 Español
DC.Relation
 
DC.Publisher
Pontificia Universidad Javeriana
DC.Contributor
 
DC.Rights
 Derechos de autor:1
DC.Date
 2013
DC.Type
 Artículo
DC.Format
 pdf
DC.Identifier.file
23101.pdf

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