¿Afectan los cambios de temperatura a la precisión del disco de encoder? Cómo evaluar la dilatación térmica del sustrato
Una dilatación térmica uniforme no modifica la posición angular de las graduaciones, por lo que su efecto sobre la medición angular en sí es muy pequeño; lo que realmente hay que vigilar es la diferencia de dilatación entre el disco y el buje, la variación del paso de rejilla en el radio de lectura y la separación del cabezal lector reflectivo. Este artículo presenta los coeficientes de dilatación de los sustratos habituales y ejemplos de cálculo.
2026-10-05 · Langfang Jingzheng Optoelectronic Technology Co., Ltd.
Conclusión: cuando el disco se calienta de forma uniforme, cada línea permanece en su posición angular original, por lo que la temperatura apenas influye en la lectura angular en sí. Hay que prestar atención a tres aspectos: la diferencia de dilatación entre el disco y el buje o el eje, la variación del paso de rejilla en el radio de lectura y la separación de montaje del cabezal lector reflectivo.
1. Coeficientes de dilatación de los sustratos habituales
| Material | Coeficiente de dilatación lineal (aprox., ×10⁻⁶/K) |
|---|---|
| Sílice fundida | 0.5 |
| Vidrio borosilicato | 3.3 |
| Vidrio sodocálcico | 9 |
| Acero inoxidable | 16–17 |
| Aleación de aluminio | 23 |
| Policarbonato (PC) | 65–70 |
Los valores de la tabla son valores típicos tomados de la bibliografía habitual; prevalecen los datos del proveedor del material.
2. Ejemplo de cálculo: variación dimensional del disco con un aumento de temperatura de 60 K
Tomemos como ejemplo un radio de lectura de 20 mm y 2500 líneas: el paso de rejilla es de unos 50,27 μm. La temperatura sube de 25 ℃ a 85 ℃ (aumento de 60 K):
| Sustrato | Variación del radio de lectura | Variación del paso de rejilla |
|---|---|---|
| Vidrio borosilicato | aprox. 4,0 μm | aprox. 0,01 μm |
| Vidrio sodocálcico | aprox. 10,8 μm | aprox. 0,03 μm |
| Acero inoxidable (16) | aprox. 19,2 μm | aprox. 0,05 μm |
| PC (70) | aprox. 84 μm | aprox. 0,21 μm |
En los discos de vidrio y metálicos la variación es muy pequeña. En un disco de encoder de PC, el radio de lectura varía cerca de 0,1 mm, por lo que el margen de montaje radial del cabezal lector y la adaptación del paso de rejilla deben calcularse para la temperatura de funcionamiento.
3. Diferencia de dilatación entre el disco y el buje
Cuando un disco de encoder de vidrio se pega a un buje de aluminio, la diferencia entre sus coeficientes de dilatación es de unos 14×10⁻⁶/K. Con un radio interior de 4 mm y un aumento de temperatura de 60 K, la diferencia dimensional radial es de unos 3,4 μm. Si la capa de adhesivo es uniforme, absorbe esta diferencia; si no lo es, el disco puede desplazarse en conjunto tras los ciclos térmicos, lo que se traduce en una excentricidad de varios micrómetros. Con un radio de lectura de 20 mm, una excentricidad de 3 μm corresponde a un error angular de unos 31″. Para el cálculo del error por excentricidad, consulte Qué error angular produce una excentricidad del disco de 5 μm.
4. Separación del cabezal lector reflectivo
Los cabezales lectores reflectivos son bastante sensibles a la separación respecto al disco. La dilatación axial del eje, del alojamiento del rodamiento y de la carcasa al calentarse modifica la separación y afecta a la amplitud de la señal. En el diseño, calcule la variación de la separación en todo el rango de temperatura de funcionamiento y manténgala dentro de la tolerancia admitida por el cabezal lector.
5. Recomendaciones de selección
- Amplio rango de temperatura y alta precisión: disco de encoder de vidrio, con un buje de un material de coeficiente de dilatación similar o con una capa de adhesivo flexible y uniforme
- Vibraciones e impactos, diseño delgado: disco de encoder metálico reflectivo; calcule la variación de la separación del cabezal lector con la temperatura
- Coste determinante y rango de temperatura reducido: disco de encoder de PC; calcule la variación del radio de lectura y del paso de rejilla
En su solicitud de presupuesto, indique el rango de temperatura de funcionamiento, el material del buje y el modelo del cabezal lector; nuestros ingenieros le recomendarán el sustrato según estas condiciones.
Este artículo ha sido elaborado por el departamento de ingeniería de Langfang Jingzheng Optoelectronic Technology Co., Ltd. Jingzheng Optoelectronics fabrica discos de encoder de vidrio, discos de encoder metálicos reflectivos, discos de encoder de PC y discos de encoder a medida. Sitio web: www.encoderdisk.cn; teléfono: 0316-8933331.