Technología

¿Qué es un encoder absoluto? ¿Cómo funciona? Ventajas y Desventajas.

¿Qué es un encoder absoluto?

Como hemos explicado en nuestro articulo de ¿Qué es un encoder? , los encoders son dispositivos que identifican y especifican la posición exacta del eje al que están conectados. Como sabes, los encoders producen un código el cual es interpretado por el controlador.

Se le llama encoder absoluto debido a que las posiciones son especificadas por el usuario u operador y las posiciones siempre permanecen igual, es decir las posiciones que codifica son “absolutas” y no varían.

Este diseño de encoder ofrece muchas ventajas sobre los encoders incrementales de las cuales hablaremos más adelante en este post.

¿Cuantos tipos de encoder absoluto hay?

Encoder Absoluto Mecánico 

El encoder absoluto mecánico esta hecho de un disco de metal con anillos grabados con un patrón.

Una fila de contactos de deslizamiento es introducida en donde cada contacto corresponde a un anillo.

De esta forma a medida que el disco rota, los contactos pueden o no tocar los anillos dependiendo de si hay alguna abertura en una dada posición.

Una corriente eléctrica es aplicada a la instalación de forma que cuando uno de los contactos toca alguno de los anillos, se completa una vuelta entera de corriente eléctrica.

Cada contacto se encuentra conectado a un sensor eléctrico el cual da 1 cuando el ciclo ha sido completado o da 0 cuando el ciclo esta abierto. Esta combinación de 0 y 1 es lo que produce el código que es usado para interpretar la ubicación.

Encoder Absoluto Óptico

Los encoders absolutos ópticos sacan provecho de una tecnología mas avanzada que la usada por los encoders mecánicos.

El encoder absoluto óptico consta de un disco transparente, ya sea de vidrio o plástico, la cual tiene un patrón. único formado por áreas transparentes y otras opacas.

Un luz, típicamente infrarrojo, es emitida desde un lado del disco y leída por un receptor foto-sensible que se encuentra del otro lado del disco.

El patrón. que se forma cada vez que la luz es bloqueada por los patrones en el disco es procesador por un microprocesador como una serie de 1’s y 0’s. El código es entonces usado para interpretar la posición exacta del eje.

El código producido por el encoder absoluto óptico puede ser codificado de dos maneras: en código binario o código gris. El encoder binario tiene demasiadas posibilidades de error, lo que lo hace una opción menos preferida. El encoder gris solo tiene una sola linea posible de imprecisión.

Los dos tipos de encoder que acabamos de ver también pueden ser categorizados en dos tipos más de encoders sin importar el fabricante: encoders de vuelta simple y encoders de vuelta múltiple. 

Encoder Absoluto de Vuelta Simple 

Los encoders absolutos de vuelta simple proporcionan información de posición absoluta en una sola vuelta del eje.

Algunos ejemplos de encoders absolutos de vuelta simple son:

Encoder absoluto magnético de vuelta simple:

Este tipo de encoder utiliza un conjunto de sensores magnéticos para leer la posición angular de un imán permanente rotativo en el eje del motor. Proporciona una resolución de alta precisión y es adecuado para aplicaciones en ambientes hostiles.

Encoder absoluto óptico de vuelta simple:

Este tipo de encoder utiliza una serie de fotodetectores para leer la posición angular de un disco óptico rotativo que tiene marcas codificadas en su superficie. Proporciona una alta precisión y resolución, y es comúnmente utilizado en aplicaciones de automatización industrial y robótica.

Encoder absoluto de vuelta simple basado en potenciómetro:

Este tipo de encoder utiliza un potenciómetro rotativo para medir la posición angular del eje del motor. Proporciona una resolución relativamente baja y es menos preciso que los encoders magnéticos u ópticos, pero es más económico y fácil de implementar.

En resumen, los encoders absolutos de vuelta simple son capaces de proporcionar información de posición absoluta en una sola vuelta del eje, y algunos ejemplos de estos encoders incluyen encoders magnéticos, ópticos y basados en potenciómetro.

La elección del tipo de encoder depende de la precisión y el costo requeridos para una aplicación específica.

Encoder Absoluto de Vuelta Múltiple

Los encoders absolutos de vuelta múltiple proporcionan información de posición absoluta en varias vueltas del eje.

Algunos ejemplos de encoders absolutos de vuelta múltiple son:

Encoder absoluto magnético de vuelta múltiple:

Este tipo de encoder utiliza un conjunto de sensores magnéticos para leer la posición angular de un imán permanente rotativo en el eje del motor.

Proporciona una resolución de alta precisión y es adecuado para aplicaciones en ambientes hostiles. También es capaz de proporcionar información de posición absoluta en varias vueltas del eje.

Encoder absoluto óptico de vuelta múltiple:

Este tipo de encoder utiliza una serie de fotodetectores para leer la posición angular de un disco óptico rotativo que tiene marcas codificadas en su superficie.

Proporciona una alta precisión y resolución, y es comúnmente utilizado en aplicaciones de automatización industrial y robótica. También es capaz de proporcionar información de posición absoluta en varias vueltas del eje.

Encoder absoluto de vuelta múltiple basado en potenciómetro:

Este tipo de encoder utiliza un potenciómetro rotativo para medir la posición angular del eje del motor. Proporciona una resolución relativamente baja y es menos preciso que los encoders magnéticos u ópticos, pero es más económico y fácil de implementar.

También es capaz de proporcionar información de posición absoluta en varias vueltas del eje.

En resumen, los encoders absolutos de vuelta múltiple son capaces de proporcionar información de posición absoluta en varias vueltas del eje, y algunos ejemplos de estos encoders incluyen encoders magnéticos, ópticos y basados en potenciómetro.

La elección del tipo de encoder depende de la precisión y el costo requeridos para una aplicación específica.

¿Donde se usan los encoders absolutos?

Los encoders absolutos se usan en aplicaciones donde conocer la posición exacta del eje en un dado momento es importante.

En otras palabras, un encoder absoluto se usa en sistemas que emplean ejes donde la posición del eje cambio con respecto al tiempo y donde conocer dichas posiciones es fundamental para la perdurabilidad del sistema y tomar las decisiones correctas en operaciones subsecuentes.

Ejemplos de aplicaciones donde se usa el codificador absoluto:

En robótica, donde la posición del armo del robot es necesaria para realizar el siguiente movimiento sin destruir el robot.

En sistemas de seguridad y vigilancia para indicar la orientación de las cámaras CCTV.

En grúas, grúas marítimas, palas mecánicas y motores eléctricos de maquinaria pesada.

En elevadores para indicarle al elevador si debe subir o bajar.

En los dispositivos de entrada de la computadora o controles de vídeo juego como el PlayStation. 

Controles industriales para la transportación de materiales.

Un radar giratorio para conocer el ángulo preciso de rotación.

¿Qué ventajas e inconvenientes tiene el encoder absoluto respecto al encoder incremental?

Para explicar que ventajas y desventajas ofrecen los encoders absolutos en comparación con los encoders incrementales, es preciso dejar bien en claro la principal diferencia entre ambos.

La salida del encoder absoluto indica la posición actual del eje, lo que convierte a los encoders absolutos en transductores de ángulos.

La salida en un encoder incremental, por otra parte, brinda información acerca del movimiento del eje. Dicha información es después procesada y organizada en velocidad, distancia y posición.

Ventajas del Encoder Absoluto.

Los encoders absolutos tienen varias ventajas sobre otros tipos de encoders, algunas de las cuales incluyen:

  1. Proporcionan información de posición absoluta: los encoders absolutos pueden proporcionar información de posición exacta y absoluta en cualquier momento, incluso después de un corte de energía o una interrupción del sistema.
  2. No requieren una “homing”: a diferencia de los encoders incrementales, que requieren un proceso de homing para determinar la posición inicial, los encoders absolutos pueden proporcionar información de posición precisa desde el primer momento.
  3. Capacidad de medición multi-vuelta: algunos encoders absolutos pueden proporcionar información de posición en múltiples vueltas del eje, lo que permite una mayor precisión y resolución.
  4. Alta precisión: los encoders absolutos ofrecen una alta precisión y resolución de posición, lo que los hace ideales para aplicaciones que requieren una alta precisión de control.
  5. Resistencia al ruido y la interferencia: los encoders absolutos pueden resistir mejor los efectos del ruido y la interferencia eléctrica que otros tipos de encoders, lo que los hace ideales para aplicaciones en ambientes hostiles.

Desventajas del Encoder Absoluto.

Aunque los encoders absolutos tienen muchas ventajas, también presentan algunas desventajas que incluyen:

  1. Costo: los encoders absolutos son generalmente más costosos que los encoders incrementales y otros tipos de sensores de posición.
  2. Cableado complicado: los encoders absolutos tienen un mayor número de cables y conexiones que los encoders incrementales, lo que puede hacer que su instalación y mantenimiento sean más complicados.
  3. Requieren más memoria: los encoders absolutos requieren más memoria y procesamiento para almacenar y procesar información de posición absoluta, lo que puede ser una limitación en sistemas con recursos limitados.
  4. Menor velocidad de actualización: en comparación con los encoders incrementales, los encoders absolutos pueden tener una velocidad de actualización más lenta, lo que puede ser una limitación en aplicaciones de control en tiempo real.
  5. No se pueden usar para control de velocidad: los encoders absolutos no se pueden utilizar para controlar la velocidad del motor, ya que solo proporcionan información de posición absoluta.

 

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