¿Qué es un encoder y cómo funciona?

¿Qué es un encoder?

El encoder es un sensor eléctrico que a través de una placa codificada y una serie de señales eléctricas nos ayuda saber la posición, velocidad y/o aceleración de un objeto. Dependiendo del tipo que se utilice se pueden obtener diferentes datos, ya que existen dispositivos para movimiento angular y lineal.

Encoder

Partes del encoder

Aunque a primera impresión parece un dispositivo bastante complicado en realidad cuenta con pocas partes, pero cada una cumple una función especial para su funcionamiento;

  • Placa codificada metálica o de plástico: Esta placa tiene que dependiendo del tipo de encoder puede tener muchos agujeros a lo largo de toda su extensión. Estos huecos son los que le indican al sensor el movimiento.
  • Sistema de detección: Se compone de un sistema que normalmente utiliza un emisor y un receptor para detectar la codificación de las placas.
  • Circuito de control: Prácticamente es todo el circuito que se utiliza para leer las señales que genera la placa codificada y convertirlas a desplazamiento.
  • Carcaza: Sirve para proteger a todos los componentes y también para sujetar el encoder a la superficie en donde se vaya a utilizar.
Partes del encoder

¿Cómo funcionan los encoders?

El funcionamiento de este sensor requiere de un desplazamiento, ya que su sistema se basa en detectar los huecos que tiene la placa codificada. Ya que estas lecturas generan una señal digital única con cada movimiento, y gracias a que estas señales son diferentes con cada paso. Se puede saber cuantos grados o distancia avanzo el objeto.

Función encoder

Tipos de encoder

Los encoder se pueden clasificar de diferentes formas, ya sea según el tipo de desplazamiento al que dan lectura, por el sistema que se utiliza para detectar el movimiento o por su funcionamiento.

Tipos de encoders según el desplazamiento

Dentro de esta categoría podemos encontrar dos tipos diferentes que son bastante fácil de detectar ya que depende del tipo de desplazamiento que midan;

  • Encoder giratorio: Una de sus principales características es que son circulares o cilíndricos, ya que se encargan de medir el giro y la velocidad angular de ejes giratorios. Prácticamente se utilizan en cualquier dispositivo que tenga algún tipo de giro, como por ejemplo los motores eléctricos.
  • Encoder lineal: Se encargan de medir la distancia que recorre algún objeto sobre un riel. Este tipo prácticamente se utiliza para instrumentos de precisión que se utilizan normalmente en la metrología. Como por ejemplo, en el vernier, medidor de altura, etc.

Tipos de encoders según el tipo de detección

Existen diferentes sensores que se utilizan para la detección del desplazamiento de las placas codificadas. Cabe mencionar que todos funcionan bajo el mismo principio de hacer un registro de un disco codificado para calcular la velocidad y el desplazamiento. Ya sea por medio de huecos, campos magnéticos, sensores ópticos o sensores inductivos, que se encuentran a lo largo de todo el sistema.

  • Sensor óptico: Se caracteriza por tener un fotodiodo y fototransistor que sirven para leer una placa codificada mediante muchos huecos a lo largo de un disco, para así mandar una señal digital. Todo dependiendo
  • Sensor magnético: Tiene un disco magnético giratorio y un sensor de efecto hall que en conjunto hacen una lectura de los cambios en los campos de flujo magnético.
  • Sensor capacitivo: Este encoder tiene una placa que tiene un patrón bastante diferente a lo que acostumbramos, ya que tiene un camino ondulado de algún material que el sensor capacitivo sea capaz de detectar. Estas ondulaciones nos sirven para que el sistema detecte los cambios de capacitancia en el disco y así saber la posición.
  • Sensor inductivo: A este tipo también se le conoce como incoder, debido a la combinación de las palabras inductivo y encoder. Fue diseñado para condiciones ambientales mas bruscas, ya que se puede utilizar en lugares donde haya polvo, líquidos de refrigeración o cualquier otro material que no entorpezca la inductancia del sistema.
Tipos de encoder

Tipos de encoders según el tipo de detección

Incremental

Es un encoder que determina la posición por medio de operaciones incrementales. Es decir, que este tipo de encoder siempre se debe de iniciar desde una posición inicial estratégica, para que el sistema tome como referencia esa señal y conforme vaya girando y mandando nuevas señales este pueda hacer los cálculos de cuanto giro y a que velocidad.

Dentro de los encoders incrementales podemos encontrar

  • Los encoders de cuadratura: Se llaman así básicamente por que tienen un juego de dos sensores colocados en un ángulo de 90° por lo que en este tipo tenemos dos señales comúnmente llamadas señal A y señal B. Estas son las que nos indican el movimiento.

Absoluto

En este tipo de encoder se utilizan discos grabados con códigos únicos, es decir que no importa desde donde se empiece a medir el giro por que estos tienen un código diferente para cada posición.

Dentro de esta categoría podemos encontrar dos tipos diferentes;

  • Monovuelta: Solo son capaces de medir una sola vuelta, ya que cuando este se pasa se resetea el conteo, por ejemplo si un eje dio un giro de 365°, el encoder nos mostrara una salida de 5°.
  • Multivuelta: Como su nombre lo indica este es capaz de contar múltiples giros, la cantidad de vueltas que puede medir depende de las características que tenga cada sensor.

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