Guía Completa de Tipos de Encoders para Control Preciso de Motores

El control preciso es crucial en aplicaciones que requieren motores. Ante problemas de control de precisión, lo primero que viene a la mente es un motor paso a paso (stepper).

Pero no todas las situaciones requieren medidas tan extremas. Si necesitas control preciso para proyectos pequeños como eje de motor rotativo, este es tu artículo.

Una solución fácil y barata: motor con encoder.

Los encoders son soluciones más simples y económicas para problemas de control de precisión. Pero puede ser difícil entender su funcionamiento.

Por eso escribimos este artículo: te mostramos cómo funciona un encoder, tipos y aplicaciones.

¿Listo? ¡Sumérgete!

¿Qué es un Motor con Encoder?

Si un motor paso a paso es ineficiente y costoso, necesitas un motor con encoder.

A diferencia del stepper, el motor con encoder tiene un encoder rotativo en su parte trasera que envía señales de realimentación al sistema.

¿Cómo? Usa el encoder rotativo para rastrear posición y velocidad del eje del motor.

Hay gran variedad: absolutos o incrementales, magnéticos u ópticos. El tipo depende de tamaño, forma y aplicación.

Diagrama de Encoder

¿Cómo Funciona un Encoder?

Todo encoder rotativo tiene dos salidas etiquetadas A y B. A veces realizan funciones similares: crear señales (magnéticas, ópticas, resistivas). Lo más común es el encoder óptico: señales basadas en interrupción de luz.

Ejemplo para entender: según fabricante, imaginemos puntadas dentro del encoder hechas con GND o Vcc. Al girar, terminal común toca terminal A o B.

Si gira horario, contacto A sube primero, luego B. Siempre hay desfase de 90° independientemente de dirección (antihorario/horario).

Encoders Binarios Duales

Puedes detectar fácilmente este desfase con microcontrolador → determina dirección rotativa. Luego incrementas/decrementas contador que muestra RPM o grados de rotación si tienes motor con encoder engranado.

Tipos de Encoders de Motor

Diversos tipos con distintas características, formas y tamaños. Principales:

Encoders para Motores AC

No solo motores DC tienen encoders. Motores AC con encoder también están en mercado. La inducción AC es común en sistemas de control y aplicaciones genéricas por larga vida y bajo coste. Se encuentran en tornos que requieren control de velocidad.

Otra aplicación: robótica. El encoder da info de posición y trayectoria del robot en todo momento.

Encoders para Motores Paso a Paso

¿Por qué un stepper trabajaría con encoder? Al fin y al cabo, el control preciso es lo que mejor hace.

Pero no es así. Aunque el stepper es bueno en control preciso, el encoder impacta mucho en su rendimiento. Motor stepper con encoder integrado = stepper de lazo cerrado (closed-loop). Ofrecen más estabilidad, suavidad y mayor par que los de lazo abierto.

Proporciona realimentación de lazo cerrado y evita pérdida de pasos. Puede dividirse en encoders ópticos y rotativos.

Encoders para Motores DC

Son los más comunes. Motor DC genérico con encoder magnético en parte trasera. Al frente, posible engranaje que reduce RPM y aumenta par.

El encoder da realimentación de lazo cerrado para ajustar RPM y drive para control preciso de velocidad. Permite medir velocidad del rotor.

Encoders para Motores Servo

Los servomotores son alternativa popular a hidráulicos, neumáticos y otras formas electromecánicas de movimiento.

Se usan con encoders en automatización industrial, robótica, control de precisión. Ofrecen alta tecnología de par, tamaño reducido, alta eficiencia a precio razonable. Son estándar en instalaciones de producción mundial.

Tipos de Tecnología de Encoder

Diferentes encoders rotativos según aplicación:

Encoders Lineales

Comunes en automatización y control industrial. Usan escala lineal para determinar posición. Sensor lee escala y determina posición. Ejemplo perfecto: calibre digital vernier.

Encoders Lineales

En instrumentos de alta precisión: herramientas automatización industrial. Pueden ser absolutos o incrementales.

Encoders Ópticos

El más usado. Componentes: fuente de luz, circuito detector, discos codificadores. Dispositivo de detección de movimiento que usa luz de disco codificador para monitorizar movimiento de eje. Retroalimentación por interrupción de luz.

Encoders ópticos

Funcionamiento:

1. Al encender, fuente de luz emite haz que pasa por disco transparente con patrones y líneas opacas.
2. Fotodetector capta haz y responde → forma de onda sinusoidal que se transforma en tren de pulsos / onda cuadrada. Fotodetector = circuito detector de luz.
3. Pulso: luz = ON, sin luz = OFF. Señales van al contador vía placa electrónica. Contador envía señal y produce funciones (girar, parar, etc.).

Encoders Incrementales

Convierten posición de eje o movimiento angular en código digital/analógico. Usan código para detectar movimiento/posición. De los más comunes.

Usados en retroalimentación de velocidad y posicionamiento: aplicaciones pesadas, servo/ligero, industriales.

Proporcionan excelente retroalimentación de velocidad/distancia. No necesitan múltiples sensores → sistemas simples y baratos.

Límite: solo dan información de cambio. Necesitan dispositivo de referencia para calcular movimiento.

Encoders incrementales

Encoder Absoluto

El más interesante. Mide posición angular verdadera/absoluta. Opuesto al incremental que solo calcula cambio de posición angular.

Lo interesante: el encendido determina si es absoluto o incremental. Si pasa por proceso "wake and shake" (despertar y agitar) para obtener posición → incremental. Si no requiere movimiento para dar posición → absoluto.

Encoders absolutos entregan señal digital o analógica: interfaz serie síncrona (SSI) y 0-10 V o 4-20 mA.

Encoders Angulares

Aplicaciones de Encoders

Aeroespacial

Retroalimentación de movimiento de alta precisión en condiciones ambientales terribles.

Aeroespacial

Posicionamiento de Husillo de Bolas

Retroalimentación de movimiento al fijar al extremo del motor de accionamiento o eje.

Posicionamiento husillo bolas

Vehículos Automatizados y Robots

Retroalimentación precisa de movimiento en robótica automatizada.

Robots automatizados

Corte a Longitud (Cut-to-Length)

Encoder genera cantidad fija de pulsos → controlador → determina longitud de recorrido.

Resumen Final

Elegir el encoder perfecto para tu diseño es crucial. Por eso es necesario entender diferencias entre cuatro tecnologías de encoder y motores con encoder.

Configuración de Encoder

Con tecnologías cambiantes, selecciona el encoder que se ajuste a tus requisitos de retroalimentación de posición.

Concluimos todo sobre encoders, tipos y aplicaciones. ¿Más info? Contáctanos; encantados de ayudar.