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EL ENCODER

El encoder -también llamado codificador o generador de pulsos- es una pieza de ingeniería fundamental para la industria y el taller. Se trata de un dispositivo de detección que proporciona una respuesta.

Encoder

Los Encoders convierten el movimiento en una señal eléctrica que puede ser leída por algún tipo de dispositivo de control en un sistema de control de movimiento, tal como un mostrador o PLC.


Los encoders son utilizados en la maquinaria que empleamos en el mecanizado, para control del movimiento, en aplicaciones de corte a medida, trazadores, robótica, empaquetadoras, transporte, automatización, clasificación, relleno, imagen, y mucho, mucho, más.


Quizás nunca los ha notado, pero están allí. Hoy en este post vamos a repasar de manera muy básica, lo que es un encoder y lo que hace.


Como funciona un encoder?


El encoder es un dispositivo electromecánico que permite codificar el movimiento mecánico en distintos tipos de impulsos eléctricos: digitales binarios, analógicos en función de una onda, pulsos, etcétera. De este modo, un encoder es una interfaz entre un dispositivo mecánico móvil y un controlador


Donde encontramos el encoder?


El encoder envía una señal de respuesta que puede ser utilizado para determinar la posición, contar, velocidad o dirección. Un dispositivo de control puede usar esta información para enviar un comando para una función particular. 

Por ejemplo:


En una aplicación de corte a medida, un Encoder con una rueda de medición indica al dispositivo de control la cantidad de material que se ha alimentado, por lo que el dispositivo de control sabe cuándo cortar.


En un observatorio, los Encoders le dicen a los actuadores cuál es la posición de un espejo móvil en proporcionando información de posicionamiento.


En gatos de elevación de coches de ferrocarril , la retroalimentación de precisión de movimiento es proporcionado por los Encoders, para que así los gatos de elevación levanten simultáneamente.


En un sistema de aplicación de etiquetas servo de precisión, la señal del Encoder es utilizado por el PLC para controlar el tiempo y la velocidad de rotación de la botella.


En una aplicación de impresión, la retroalimentación desde el Encoder se activa un cabezal de impresión para crear una marca en una ubicación específica.


En una grúa grande, los encoders montados en un eje del motor proporcionan información de posicionamiento de modo que la grúa sabe cuándo debe recoger o soltar su carga.


En una aplicación en la que se están llenando botellas o frascos, el Encoder le dice a las máquinas de llenado de la posición de los contenedores.


En un ascensor, los encoders le dicen al controlador cuando el coche ha llegado al piso correcto, en la posición correcta. Es decir, la retroalimentación de movimiento del encoder para el controlador del ascensor se asegura de que las puertas del ascensor abierto estén a nivel con el suelo. Sin los Encoders, puede que se encuentre buscando dentro o fuera de un ascensor, en lugar de simplemente caminar hacia fuera sobre un suelo nivelado.


En las líneas de montaje automatizadas, los Encoders dan retroalimentación de movimiento a los robots. En una línea de montaje de automóviles, esto podría significar la garantía de que los brazos robóticos de soldadura tienen la información correcta para soldar en los lugares correctos.


En cualquier aplicación, el proceso es el mismo: un recuento es generada por el encoder  y se envía al controlador, que a continuación, envía una señal a la máquina para realizar una función.


En detección óptica, el encoder proporciona información basada en la interrupción de la luz.Esto produce una señal de pulso: luz = encendido; sin luz = apagado. La señal se envía al contador o controlador, que a su vez enviará la señal para producir la función deseada.


Dos grandes tipos de encoder


Existen dos grandes tipos de encoder o generador de pulsos los lineales y los rotatorios.

  • Los lineales

Es el tipo más sencillo de encoder o generador de pulsos; un ejemplo claro de su existencia se da en los calibres digitales, en donde la medida se muestra en un display digital: detrás de la pieza móvil (corredera) hay un encoder capacitivo que se encarga de leer, por interpolación, la distancia recorrida desde el cero.

Básicamente un encoder lineal se compone de un módulo fijo y otro móvil (el que se une a las partes móviles de la máquina con la cual se hará la interfaz).


El módulo fijo contiene el sensor y la electrónica necesarias para detectar y medir el movimiento, y convertirlo en impulsos eléctricos inteligibles por otro circuito digital o analógico.

El módulo de lectura puede utilizar distintas tecnologías para medir la posición de la barra móvil.


En los sensores lineales magneticos se utiliza una cinta magnetizada o bien una fabricada con un material de reluctancia magnética variable; la posición se determina mediante cabezales de lectura magneto-resistivos o con solenoides.

El principal problema con estos sensores es que, como se puede deducir fácilmente, son susceptibles a los campos magnéticos intensos, por lo que no son recomendables en entornos en donde existen fuerzas electromotrices elevadas, como transformadores de alta tensión o grandes motores en las cercanías.

Como ventaja, son muy confiables en la lectura, y relativamente económicos. Pueden lograr resoluciones del orden de los micrómetros .


Encoder lineal magnético
Encoder lineal óptico
  • Los rotatorios

Encoder rotatorio óptico

En estos dispositivos la lectura se realiza sobre un disco, en cuya cara se encuentra la codificación que permite discernir la posición angular —que, como veremos más adelante, puede ser relativa o absoluta— con gran precisión.

Los usos más comunes se dan en los controles de máquinas industriales tales como los husillos de tornos y fresadoras CNC, brazos robóticos, controles de instrumentos electrónicos (diales) y hasta es posible verlos todavía en los viejos ratones de computadoras o en algunos trackballs.

Encoder rotativo capacitativo

Encoder rotativo capacitivo

Este sensor opera midiendo la capacitancia entre la escala y el cabezal lector. Debido a que la lectura se realiza sin contacto físico, se utiliza principalmente en aplicaciones de medición: calibres, diales, etcétera.

Su desventaja es que es susceptible a la presencia de suciedad en el cabezal lector o en la escala, por lo que debe procurarse su cierre hermético para una operación sin errores.


Sensor inductivo Esta tecnología es la más robusta, y permite su uso en ambientes en donde es imposible aislar el instrumento de contaminantes tales como líquidos refrigerantes o partículas. Como contrapartida podemos decir que la precisión no es tan elevada como en las otras opciones.


Sensor de corrientes de Eddy

Este modelo —patentado— consta de una escala en la que se intercalan materiales no magnéticos de alta y baja susceptibilidad, que permiten la detección mediante el análisis de la variación en la inductancia dentro de un circuito de corriente alterna. Este tipo de codificador se utiliza mayormente en encoders rotativos.


Dos tipos de encoder segun su codificación


  • Detección incremental

Las señales incrementales no indican la posición específica, sólo que la posición ha cambiado.


Este tipo de encoder detecta el movimiento —y la distancia recorrida en ese movimiento— gracias a la detección diferencial de dos valores codificados en la superficie detectable.

La ventaja de este sistema es que es más económico que el encoder absoluto, y que permite mantener la misma precisión independientemente de la longitud de la pieza móvil.


La desventaja debemos es que para inicializarse, el sistema necesita posicionar el encoder en un cero predeterminado.

  • Detección absoluta

En este caso la codificación sobre la superficie de la pieza móvil incluye la posición real desde el punto cero de la escala; de este modo, es posible que el instrumento conozca su posición sin necesidad de moverlo. Esto es algo particularmente útil cuando por algún motivo la máquina —a la cual le ofrece interfaz— se reinicia.


La desventaja es que se requieren más pistas de codificación para incluir la información de posición; algo que, a medida que se requiere más longitud con la misma precisión, encarece más la electrónica necesaria.


Encoders absolutos, por otra parte, utilizan una "palabra" diferente para cada posición, lo que significa que un encoder absoluto proporciona tanto la indicación de que la posición ha cambiado y una indicación de la posición absoluta del encoder.


Podríamos ampliar todos los puntos de esta publicación dada la alta variedad de encoders en función de sus diferentes aplicaciones y usos pero consideramos que nuestro post de hoy es suficientemente ilustrativo para iniciarse en el tema ya que se trata de mecanismos presentes en todas las maquinas actuales y por supuesto en las maquinas destinadas al mecanizado , como es nuestro caso.


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