Los encoders industriales son dispositivos clave en la automatización y mantenimiento industrial, ya que nos permiten conocer con precisión la posición y el movimiento de un mecanismo rotativo o lineal. Te invito a descubrir qué son, cómo funcionan y cuáles son los principales tipos utilizados en la industria.
- Introducción
- ¿Qué es un encoder y para qué se utiliza?
- ¿Cómo funciona?
- Tipos básicos de encoder
1. INTRODUCCIÓN
En los sistemas de control industrial, conocer con precisión cómo se mueve una máquina puede ser tan importante como generar el propio movimiento. Para realizar esta tarea se utilizan los encoders, dispositivos importante capaces de detectar la posición y el desplazamiento de un eje o estructura, ya sea mediante un movimiento rotativo o lineal. A partir de sus señales, el controlador también puede determinar datos como la velocidad y el sentido del movimiento.
Aunque muchas veces pasan desapercibidos, los encoders tienen un papel fundamental en equipos como servomotores, robots industriales, máquinas CNC y sistemas de posicionamiento. Su importancia suele hacerse evidente cuando una máquina pierde su referencia, presenta movimientos irregulares o genera una alarma relacionada con la posición.
Por esta razón, conocer qué es un encoder, cómo funciona y cuáles son sus diferentes tipos puede ser de gran ayuda al trabajar en automatización o en mantenimiento industrial.
2. ¿QUÉ ES UN ENCODER Y PARA QUÉ SE UTILIZA?
Un encoder es un dispositivo transductor que convierte un movimiento mecánico, ya sea lineal o rotatorio, en una señal eléctrica que el sistema de control puede interpretar. Mediante esta señal, el controlador puede determinar la posición, la velocidad e incluso la dirección del movimiento, dependiendo del tipo de encoder y de la aplicación.
El principio general de funcionamiento de un encoder se basa en detectar los cambios producidos sobre un patrón codificado, el cual puede encontrarse en un disco giratorio o en una banda lineal. Conforme este elemento se mueve, un sensor detecta las variaciones del patrón y, mediante la electrónica interna del encoder, las convierte en una señal eléctrica que se envía al controlador.
Dependiendo de su construcción, un encoder puede emplear diferentes tecnologías de detección, entre las más comunes se encuentran la óptica, magnética, mecánica y capacitiva. La señal obtenida puede ser digital o analógica, según el tipo de encoder y la aplicación para la cual fue diseñado.
Por ejemplo, un encoder óptico incremental cuenta con una fuente de luz, un disco con zonas transparentes y opacas, y un sensor óptico. Cuando el disco gira, estas zonas permiten o bloquean alternativamente el paso de la luz, generando una serie de pulsos eléctricos. El controlador recibe y procesa estos pulsos para calcular datos como la posición, la velocidad y el sentido de giro del eje.
4. CLASIFICACIÓN DE LOS ENCONDER
Los encoders pueden clasificarse de diferentes maneras dependiendo de algunos criterios:
CLASIFICACIÓN SEGÚN EL TIPO DE CODIFICACIÓN
Esta es una de las clasificaciones más conocidas de los encoders y una de las más importantes dentro de los sistemas de control. Según la manera en que representan la posición, pueden dividirse principalmente en incrementales y absolutos.
Encoder Incremental
Un encoder incremental genera una serie de pulsos eléctricos conforme el eje gira o el elemento se desplaza. Cada pulso representa un incremento de movimiento, por lo que el controlador debe contarlos a partir de una posición inicial o de referencia para determinar la posición actual.
Si se interrumpe la energía eléctrica, se pierde la comunicación o el controlador deja de recibir pulsos, el conteo de la posición puede perderse. En aplicaciones donde es necesario conocer la ubicación exacta del eje, el equipo deberá realizar nuevamente un procedimiento de búsqueda de origen, conocido como homing.
Algunos encoders incrementales también cuentan con una señal de índice o canal Z, la cual se activa una vez por cada vuelta y puede utilizarse como referencia.
Encoder absoluto
A diferencia del incremental, un encoder absoluto asigna un código único a cada posición del eje. Por esta razón, no necesita determinar la posición mediante un conteo acumulado de pulsos.
Después de una pérdida de energía o comunicación, el controlador puede volver a consultar la posición actual cuando se restablece el sistema, sin necesidad de realizar un procedimiento de homing. Esta característica representa una ventaja importante en máquinas donde perder la referencia podría ocasionar errores, movimientos inesperados o tiempos de recuperación prolongados.
En los encoders absolutos rotativos existen dos variantes principales:
- Encoder absoluto de una vuelta o single-turn: identifica la posición angular dentro de una sola revolución. Al completar la vuelta, el código de posición vuelve a repetirse.
- Encoder absoluto multivuelta o multi-turn: además de identificar la posición angular, registra el número de vueltas realizadas, lo que permite determinar la posición a lo largo de varias revoluciones.
Esto no significa necesariamente que un encoder absoluto sea más preciso que uno incremental. La precisión y la resolución dependen de las características de cada dispositivo; la principal diferencia es la manera en que ambos determinan y conservan la información de posición.
CLASIFICACIÓN SEGÚN EL TIPO DE MOVIMIENTO
Según el tipo de movimiento que pueden medir, los encoders se clasifican principalmente en rotativos y lineales.
Generalmente se encuentran instalados en motores, servomotores, ejes giratorios, reductores de velocidad, robots industriales y otros mecanismos en los que es necesario controlar o supervisar un movimiento de rotación.
Este tipo de encoder puede encontrarse en herramientas de medición, como los calibradores digitales —también conocidos como vernier digital—, así como en máquinas CNC, actuadores, cilindros, guías lineales y otros sistemas donde sea necesario conocer con precisión la posición sobre un recorrido recto.
CLASIFICACIÓN SEGÚN EL PRINCIPIO DE DETECCIÓN
Esta clasificación se basa en el principio físico y en el tipo de sensor que el encoder utiliza para detectar los cambios producidos en su disco, anillo o escala codificada.
Estos encoders son conocidos por ofrecer una alta resolución y buena precisión. Sin embargo, en modelos que no cuentan con un sellado adecuado, la acumulación de polvo, aceite o humedad puede interferir con la lectura. Los golpes o vibraciones excesivas también podrían afectar la alineación de sus componentes internos.
Por su principio de funcionamiento, suelen tolerar mejor la presencia de polvo, humedad, vibraciones y otros factores propios de los ambientes industriales. En algunos modelos, su resolución puede ser menor que la de un encoder óptico de alta precisión; sin embargo, los encoders magnéticos modernos también pueden ofrecer resoluciones elevadas. Por ello, la comparación debe realizarse de acuerdo con las especificaciones de cada dispositivo y las necesidades de la aplicación.
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