Comprender el codificador rotatorio en la física moderna
Los encóderes rotatorios, también conocidos como encóderes de eje, son dispositivos electromecánicos que convierten la posición angular o el movimiento de un eje en una señal de salida digital. Los codificadores rotatorios asumen un papel crucial en muchas aplicaciones de la física evolucionada, como los sistemas de observación, la exploración médica y la robótica. Además, estos dispositivos son componentes vitales de muchos experimentos de física moderna que implican mediciones y controles de precisión.
Definición de codificador rotatorio: Desentrañando su esencia
Un codificador rotatorio es un tipo de sensor de posición que emite una señal digital correspondiente a la rotación de un eje giratorio al que está unido. Los sistemas pueden utilizar las señales digitales para determinar la posición y el sentido de giro.
Los codificadores rotativos se presentan principalmente en dos variedades:
- Encóderes incrementales
- Codificadores absolutos
Los encóderes incrementales proporcionan una salida que indica el cambio de posición desde la última medición, mientras que los encóderes absolutos proporcionan una salida digital única para cada posición del eje.
Aquí tienes una tabulación sencilla para una mejor visualización:
| Tipo de encóder | Salida |
| Codificador incremental | Cambio de posición |
| Codificador absoluto | Salida única para cada posición |
Las fórmulas complejas no suelen asociarse al funcionamiento básico de un encóder rotativo. Sin embargo, algunas aplicaciones avanzadas pueden requerir el uso de fórmulas como la Velocidad Angular. Se puede calcular utilizando
\[\omega = \frac{{Delta \theta}}{{{Delta t}}].Importancia de los codificadores rotatorios en la física moderna
Los codificadores rotatorios se utilizan mucho en los sistemas de experimentación más avanzados de la física, como el Gran Colisionador de Hadrones del CERN, donde la precisión y el control son fundamentales. El sistema de colimadores utiliza codificadores rotatorios para ajustar la posición de los colimadores y conformar con precisión el haz de partículas.
Además, los codificadores rotatorios se utilizan en:
- Controles industriales
- Robótica
- Máquinas CNC
- Dispositivos de entrada de ordenador, como la rueda del ratón
Debido a su gran precisión, exactitud y facilidad de uso, los codificadores rotatorios se han convertido en uno de los componentes más importantes de la física y la tecnología modernas. Una lectura errónea de incluso una fracción de grado en la rotación puede afectar enormemente a los resultados de los experimentos de física o al funcionamiento de los dispositivos tecnológicos. Por tanto, no se puede exagerar la importancia de los codificadores rotatorios en la física moderna.
Sumérgete en el mundo del encóder rotativo absoluto
Adquirir un conocimiento profundo del codificador rotatorio absoluto es esencial en el campo de la física y la tecnología modernas. Este tipo de encóder es una variante especial del encóder rotativo, diseñada para emitir un código o señal digital único para cada posición del eje, lo que permite un seguimiento preciso de la posición absoluta del eje.
Codificador rotatorio absoluto: Una explicación exhaustiva
El quid de un encóder rotativo es su capacidad para seguir una posición a través de la rotación, y el encóder rotativo absoluto destaca en este campo. A diferencia de los encóderes rotativos incrementales, que sólo proporcionan datos de posición relativos, un encóder rotativo absoluto puede informarte de la posición precisa del eje en un momento dado. Esto es posible gracias a su característica única de emitir un código binario distinto para cada posición.
Cuando el eje de un encóder rotativo absoluto gira, se asigna un valor de posición único basado en la correspondencia entre la posición angular específica del eje y el código binario. Como resultado, el encóder rotativo absoluto mantiene la información de posición incluso en situaciones de pérdida de alimentación. Cuando se restablece la alimentación, el encóder puede recuperar la posición registrada sin necesidad de someter el sistema a una secuencia de búsqueda.
Además, los encóderes rotativos absolutos son de dos tipos según sus salidas digitales:
- Encóderes absolutos monovuelta
- Encóderes absolutos multivuelta
Los encóderes rotativos absolutos monovuelta proporcionan valores de posición únicos dentro de un único giro de 360 grados del eje. Por otro lado, los encóderes multivuelta realizan un seguimiento del número total de revoluciones que ha realizado el encóder, implementando un seguimiento del movimiento más exhaustivo.
La distinción entre encóderes absolutos monovuelta y multivuelta puede aclararse mediante la siguiente tabla:
| Tipo de encóder | Funcionalidad |
| Encóder absoluto monovuelta | Identifica unívocamente las posiciones dentro de una sola revolución |
| Encóder absoluto multivuelta | Registra el número total de vueltas que ha dado el eje |
La salida de estos encóderes suele ser binaria y utiliza el Código Gray para mitigar los errores en la lectura. El Código Gray garantiza que los números sucesivos sólo difieran en un bit, evitando errores durante las transiciones. El código puede descodificarse mediante la operación XOR de la siguiente manera:
\[G_{i}= B_{i}\oplus B_{i+1}\]Donde \(B_{i}\) es el dígito binario y \(G_{i}\) es el dígito Gray.
Ventajas del codificador rotatorio absoluto en la física moderna
Los codificadores rotativos absolutos son especialmente ventajosos en aplicaciones que requieren una información precisa y constante sobre la posición del sistema en todo momento. Su capacidad para identificar posiciones distintas dentro de la rotación los hace destacar en los experimentos de la física moderna, donde la precisión es esencial.
Por ejemplo, en astronomía, la orientación precisa de los telescopios es primordial, y los errores pueden dar lugar a una interpretación errónea de los datos. En este caso, los codificadores absolutos desempeñan un papel crucial al proporcionar información precisa sobre los cambios de posición y orientación de los componentes del telescopio.
Algunas de las principales ventajas de los codificadores rotatorios absolutos en la física moderna son:
- Retención de la información de posición: El codificador rotatorio absoluto puede retener la información de posición incluso durante la pérdida de alimentación, eliminando la necesidad de recalibración al restablecerse la alimentación.
- Alta precisión: Como estos encóderes asignan un valor único a cada posición, proporcionan un alto grado de precisión en la determinación de ángulos.
- Funcionalidad multivuelta: Los encóderes absolutos multivuelta pueden seguir tanto la posición exacta dentro de un único giro completo de 360 grados como el número total de giros realizados, ampliando su funcionalidad.
Estas ventajas ponen de relieve la valiosa contribución de los codificadores rotatorios absolutos al campo de la física contemporánea, al mejorar la precisión, reducir los errores y optimizar el rendimiento del sistema en infinidad de aplicaciones.
Dominar la ciencia de los incrementos con el encóder rotativo incremental
Un encóder rotativo incremental, como su nombre indica, proporciona una salida que indica el cambio de posición o "incrementos". A diferencia de su homólogo, el encóder rotativo absoluto, un encóder rotativo incremental sólo puede transmitir información sobre el movimiento, pero no sobre la posición absoluta en un momento dado. Por su sencillez de diseño, rentabilidad y alta resolución, los encóderes rotativos incrementales suelen ser la opción ideal para infinidad de aplicaciones, desde herramientas musicales hasta robótica.
Encóder rotativo incremental: Guía paso a paso
Un encóder rotativo incremental funciona según un principio sencillo pero ingenioso: la detección óptica o magnética de un disco codificado para generar impulsos de salida correspondientes a incrementos de movimiento. Cada paso de rotación se alinea con un incremento que produce un impulso analógico o digital, de ahí el término "incremental".
Un codificador rotatorio incremental no almacena ninguna información de posición. Si una aplicación requiere conocer la posición durante el arranque o tras una pérdida de alimentación, pueden ser necesarios sensores o sistemas adicionales.
Estos encóderes tienen dos señales de salida, que suelen denominarse canales \( A \) y \( B \). Estos canales permiten no sólo detectar el movimiento, sino también identificar el sentido de giro. La diferencia de fase de 90 grados entre estos dos canales da lugar a lo que se conoce como salida en cuadratura.
| Canal | Función |
| Canal A | Genera un impulso proporcional al ángulo de giro |
| Canal B | Funciona en cuadratura con el canal A para determinar el sentido de giro |
Tomemos como ejemplo el hardware de un disk jockey, donde a menudo se utilizan codificadores rotatorios incrementales en los controladores de discos giratorios. Cuando el DJ gira el disco en el sentido de las agujas del reloj, el controlador detecta tanto el movimiento como la dirección, que se utiliza para aumentar el tempo de la música. Del mismo modo, un movimiento en sentido contrario a las agujas del reloj ralentizará la música.
Cómo funciona un codificador rotatorio incremental
Un codificador rotatorio incremental consta principalmente de un disco giratorio, una fuente de luz en un lado del disco y sensores en el otro. El disco giratorio, también conocido como disco codificador, tiene ranuras espaciadas uniformemente alrededor de su periferia. El funcionamiento se basa en principios sencillos de óptica. Cuando el eje del codificador gira, la fuente de luz ilumina los sensores a través del disco codificado, generando una señal de impulso.
Una vez finalizado el giro, el lado que está bloqueado decide el sentido de giro. Si el canal \( A \) sufre la interrupción de la luz antes que el canal \( B \), la interpretación es una rotación en el sentido de las agujas del reloj. Si el canal \( B \) detecta la interrupción antes que el canal \( A \), se interpreta como un sentido antihorario.
\[ \begin{align*} \text{Si } &A>B, \text{ entonces } \text{Dirección} = En el sentido de las agujas del reloj. \text{Dirección } = En sentido contrario a las agujas del reloj].Considera una impresora. Cuando se introduce un trozo de papel en la impresora para imprimirlo, los rodillos que tiran del papel funcionan gracias a un codificador rotatorio incremental. Cuando el rodillo gira, el codificador detecta el movimiento y envía una señal por cada incremento que codifica la dirección del movimiento junto con la velocidad a la que se mueve el papel. Esto ayuda a la impresora a tirar del papel con una coordinación precisa para la impresión.
Algunas ventajas de utilizar codificadores rotatorios incrementales son:
- Rentabilidad: Debido a su diseño simplista, los codificadores rotatorios incrementales suelen ser menos caros.
- Alta resolución: Pueden ofrecer resoluciones muy altas, dependiendo del número de ranuras presentes en el disco codificado.
- Robustez: Los codificadores rotatorios incrementales pueden seguir funcionando aunque los componentes internos sufran daños leves.
En conclusión, la fabricación y el funcionamiento de un codificador rotatorio incremental es una interesante mezcla de diseño sencillo, principios ópticos y lógica. Gracias a su rentabilidad y alta resolución, estos codificadores han encontrado amplias aplicaciones en múltiples campos, contribuyendo significativamente en el mundo de la física y la tecnología modernas.
Aprender las conexiones de los codificadores rotatorios en la física moderna
En física, especialmente en las secciones dedicadas a la electrónica o la instrumentación, es esencial comprender la configuración de dispositivos como el codificador rotatorio. El pinout de un codificador rotatorio muestra cómo interactúan las distintas patillas, tomas o conexiones con el dispositivo, sirviendo esencialmente como una hoja de ruta que ayuda tanto a la comprensión como al montaje del dispositivo.
Comprender el complejo esquema del codificador rotatorio
Las conexiones de un codificador rotatorio suelen constar de tres patillas fundamentales: las patillas de salida "A" y "B", y una patilla de masa. Esta trinidad se ve tanto en los codificadores rotatorios incrementales como en los absolutos. Sin embargo, las versiones avanzadas, como los encóderes rotativos con pulsador, pueden venir con dos patillas adicionales para tener en cuenta la funcionalidad del pulsador, lo que aumenta la facilidad de manejo.
En el contexto de un encóder rotatorio incremental, los canales "A" y "B" se representan como dos impulsos distintos de onda cuadrada que están desfasados 90 grados. Mediante la secuencia u orden de "encendido" y "apagado" de estos dos canales, se determina el sentido de giro. La clavija de masa está ahí para completar el circuito y proporcionar un punto de referencia para las señales.
Un término importante que surge al hablar de las conexiones es "cuadratura". La cuadratura, en este contexto, es el estado o proceso en el que dos señales periódicas, concretamente las señales del "Canal A" y del "Canal B", están desfasadas 90 grados. Es esta disposición en cuadratura la que permite determinar el sentido de giro.
En los codificadores rotativos absolutos, además de las patillas A, B y masa, el número de patillas asociadas a las salidas aumentará en función de la resolución. Por ejemplo, un encóder absoluto con una resolución de 12 bits tendrá doce patillas asociadas a las salidas, cada una de las cuales representa un bit único de la representación de la posición absoluta, además de las patillas A, B y masa.
En la tabla siguiente se puede resumir una comprensión comparativa de las conexiones de los codificadores:
| Tipo de codificador | Pines esenciales | Pines adicionales |
| Codificador incremental | A, B, Tierra | N/A |
| Codificador absoluto | A, B, Tierra | Bits correspondientes a la Resolución |
| Codificador pulsador | A, B, Masa | SW, Masa para SW |
Una aplicación puede ayudar a ilustrarlo mejor. Considera un codificador absoluto con una resolución de 8 bits utilizado en un sistema de seguimiento del movimiento de un brazo robótico. Aquí, cada uno de los 8 pines de salida tendrá un valor binario único en función de la posición del brazo. Aunque se produzca una pérdida de alimentación, la última posición del brazo puede reconocerse instantáneamente al restablecerse la alimentación leyendo la salida binaria de estos 8 pines adicionales.
El papel integral del Pinout del codificador rotatorio
Los pinouts desempeñan un papel integral en la interconexión con el codificador rotatorio. Es el primer paso fundamental para integrar un codificador en un sistema. El conocimiento preciso de los pinouts y sus funcionalidades ayuda a evitar conexiones erróneas, previniendo posibles fallos de funcionamiento o daños. Cada patilla del codificador está diseñada para cumplir una función específica, y comprender esta funcionalidad es crucial para llevar a cabo con éxito cualquier proyecto en el que intervengan codificadores rotatorios.
La lectura directa de los estados de los canales "A" y "B", tanto de los encóderes incrementales como de los absolutos, se realiza a través de estas patillas. Proporcionan la información necesaria para el seguimiento en tiempo real del movimiento del dispositivo, incluida la velocidad, la distancia y el sentido de giro. Especialmente en un encóder absoluto, el número adicional de patillas correspondiente a su resolución amplía la funcionalidad del encóder mediante el seguimiento de la posición exacta.
Además, el diseño de la interfaz de un codificador rotatorio depende en gran medida de la correcta asignación de patillas, especialmente en lenguajes de programación como Arduino. Las patillas respectivas del microcontrolador o microprocesador deben estar correctamente interconectadas con las patillas del codificador, para que el código interprete correctamente los movimientos del codificador.
Un estudio cuidadoso de la hoja de datos del dispositivo, que suele proporcionar la representación visual y la funcionalidad de cada pin, suele ser el primer paso. Aquí, es esencial tener en cuenta que los distintos fabricantes pueden tener diagramas de patillas diferentes para codificadores aparentemente similares, lo que pone aún más de relieve el papel fundamental que desempeñan las patillas en cada variación del dispositivo.
Imagina que utilizas un codificador rotatorio incremental para controlar el nivel de volumen en un mezclador de audio digital. Las patillas A y B del codificador se acoplarían a las patillas digitales de ajuste del procesador, captando así cada incremento y determinando el sentido de giro instantáneamente. Así, tanto si giras el mando a la izquierda como a la derecha, el mapeo del procesador de los estados de las patillas del codificador provocará una disminución o un aumento del nivel de volumen, respectivamente.
El futuro de las conexiones de los codificadores rotatorios
Con nuestro escenario tecnológico en rápida evolución, se espera que las configuraciones de las patillas de los codificadores rotatorios se vuelvan más complejas, dando cabida a una mayor funcionalidad en paquetes más pequeños. Sin embargo, se prevé que los principios básicos de funcionamiento y la necesidad de un cuidadoso mapeo de estas conexiones sigan siendo los mismos, lo que subraya aún más por qué aprender a navegar por ellas sigue siendo una piedra angular para dominar la física moderna aplicada a la tecnología electrónica.
Comprensión de la técnica del codificador rotatorio
El codificador rotatorio es una técnica muy utilizada en física, concretamente para controlar los movimientos posicionales de los sistemas mecánicos. Mediante el uso de sensores especiales, los codificadores rotatorios son capaces de seguir la rotación de un objeto, como una rueda o un dial, y traducirla en señales digitales que pueden ser comprendidas por un microprocesador o microcontrolador. El aspecto único de esta técnica es que puede determinar con precisión tanto el alcance como la dirección de la rotación, lo que convierte a los codificadores rotatorios en una valiosa herramienta para muchas aplicaciones prácticas, como la robótica y la automatización.
La base de la técnica del codificador rotatorio
Un codificador rotatorio funciona según el principio de la optoelectrónica, el magnetismo o la capacitancia para detectar la rotación de un eje o árbol. Cuando el eje experimenta un movimiento de rotación, el codificador traduce este movimiento en señales eléctricas que pueden procesarse para su uso posterior. Estos codificadores pueden emitir señales analógicas o digitales. Las dos variantes principales de encóderes rotativos son los encóderes incrementales y los absolutos.
Un encóder incremental es un tipo que sólo informa de los cambios de posición. Genera señales digitales correspondientes al movimiento, pero una vez que pierde potencia, también pierde el rastro de su posición. En cambio, un encóder absoluto determina y transmite una posición absoluta a un dispositivo de acompañamiento, como un lector digital o un procesador. A diferencia de los encóderes incrementales, los encóderes absolutos conservan la información sobre la posición del dispositivo incluso cuando se interrumpe el suministro eléctrico.
Los métodos utilizados por los encóderes para detectar el movimiento varían. Por ejemplo, un codificador rotatorio óptico típico utiliza una fuente de luz y un fotodetector para leer los movimientos de rotación. Tiene un disco con ranuras igualmente espaciadas recortadas alrededor de su borde, unido a su eje. A medida que el disco gira, la luz que pasa por las ranuras alterna entre estados bloqueados y permitidos, creando así pulsos de luz que el fotodetector convierte en señales eléctricas.
Por otro lado, un codificador rotativo magnético utiliza una serie de polos magnéticos para detectar un campo magnético giratorio. El codificador traduce estos cambios en el campo magnético en señales eléctricas.
A continuación encontrarás un resumen de estos tipos de codificadores:
| Tipo de codificador | Método | Seguimiento de posición |
| Encóder incremental | Detección óptica, magnética o capacitiva | Sólo puede seguir cambios |
| Codificador absoluto | Detección óptica, magnética o capacitiva | Capaz de seguir la posición absoluta |
Elementos cruciales de una técnica de encóder rotativo
La funcionalidad de un codificador rotatorio depende de varios componentes intrínsecos y de su funcionamiento óptimo. El primero de ellos es el disco o rueda de codificación, una pieza fundamental en los codificadores ópticos. Este disco lleva unas marcas precisas que, al girar la rueda, cambian la transparencia o reflectividad en el punto donde se produce la detección. En los codificadores magnéticos, el disco se sustituye por un medio magnético con campos magnéticos alternos.
Las salidas "A" y "B", denominadas canales, constituyen otro componente vital de un codificador rotatorio. Son las señales que proporcionan la salida binaria para cada paso de rotación. En un encóder incremental, el orden relativo de estas señales (A delante de B o B delante de A) ayuda a determinar el sentido de giro. En los encóderes absolutos, los pines adicionales que manejan señales de salida adicionales ofrecen más información sobre la posición exacta.
Otro aspecto crucial a tener en cuenta es la resolución del encóder, que es la medida del ángulo más pequeño que el encóder puede discernir. Suele medirse en impulsos por revolución para los encóderes incrementales y en términos de códigos únicos totales, o número de bits para los encóderes absolutos. En última instancia, la resolución influye en la precisión del seguimiento posicional, ya que las resoluciones más altas se traducen en lecturas más precisas.
La resolución en un encóder absoluto puede calcularse mediante la fórmula \( 2^n \), donde \( n \) representa el número de bits. Por ejemplo, si un encóder absoluto tiene 12 bits, puede emitir \( 2^{12} = 4096 \) valores de posición únicos.
Aprender estos elementos mejora la comprensión de la técnica del encóder rotativo y te permite seleccionar y emparejar el tipo de encóder adecuado con tus aplicaciones específicas para conseguir los resultados deseados.
Explora ejemplos prácticos de codificadores rotatorios
Apreciar las aplicaciones prácticas de los encóderes rotativos es esencial para comprender su valor en entornos reales. Estos dispositivos se utilizan ampliamente en diversas industrias, desde la automatización hasta la música. Profundicemos en algunos ejemplos prácticos y escenarios en los que te encontrarás frecuentemente con codificadores rotatorios.
Casos que ilustran el uso de los codificadores rotatorios
Los encóderes rotativos están presentes en multitud de industrias y aplicaciones gracias a su capacidad para medir y controlar con precisión los movimientos rotativos. He aquí algunos ejemplos notables:
- Automatización industrial: Los procesos automatizados dependen en gran medida de los encóderes giratorios para controlar el movimiento y la posición de las máquinas. Garantizan que los distintos componentes se muevan de forma concertada con precisión y exactitud.
- Robótica: Los codificadores rotatorios actúan como "sentidos para las máquinas", permitiendo a los robots conocer y controlar sus articulaciones. Esta función es especialmente relevante en los brazos robóticos que requieren movimientos precisos.
- Equipos médicos: En la tecnología médica avanzada, las acciones deben ser exactas para evitar posibles complicaciones. Los codificadores rotatorios garantizan la precisión, sobre todo en sistemas de imagen, herramientas quirúrgicas mínimamente invasivas y bombas médicas.
Más allá de éstas, también hay algunas aplicaciones únicas que merece la pena mencionar:
- Telescopios: En los telescopios astronómicos, los codificadores rotatorios se utilizan para seguir con precisión los cuerpos celestes. Ayudan a alinear el telescopio con precisión, basándose en un cálculo de la rotación de la Tierra y el movimiento de un cuerpo celeste concreto.
- Tecnología musical : En equipos musicales como mezcladores y sintetizadores, los codificadores giratorios se utilizan para ajustar diversos parámetros como el volumen, el tono y el timbre. Esto permite una gama más amplia de ajustes intrincados que los que ofrecen los mandos y deslizadores tradicionales.
En esencia, cualquier industria que requiera un control y supervisión precisos de los movimientos de rotación puede beneficiarse de la incorporación de codificadores rotatorios en sus sistemas. Los ejemplos anteriores son sólo una fracción del amplio espectro de aplicaciones de estos versátiles dispositivos.
Ejemplos reales de encóderes rotativos
Para ilustrar mejor la utilidad de los codificadores rotatorios en el mundo real, veamos algunos ejemplos en detalle:
Ejemplo 1 - Automatización industrial: Considera un sistema de cinta transportadora en una fábrica. Aquí, un codificador rotatorio controla la velocidad y la dirección del movimiento de la cinta. Esto garantiza que los artículos se muevan con precisión de una estación a otra, coordinando el ritmo de la cadena de montaje. Si un artículo no llega a tiempo a una estación o la cinta se atasca, el codificador rotativo informa instantáneamente de estos cambios al sistema de control, lo que permite solucionar rápidamente los problemas y mantener la eficacia del proceso.
Ejemplo 2 - Robótica: En el caso de un brazo robótico utilizado para tareas de precisión como la soldadura de placas de circuitos, un codificador rotatorio es vital. Sigue el movimiento del brazo alrededor de su eje, informando al sistema de control sobre la posición exacta del brazo en todo momento. Este fino grado de control es esencial para garantizar la calidad y consistencia del proceso de soldadura, reflejando esencialmente la destreza de un brazo humano con mucha mayor fiabilidad y precisión.
En ambos ejemplos, el codificador rotatorio constituye el vínculo esencial entre los movimientos del mundo real y el control computacional. Al traducir con precisión los movimientos mecánicos en señales eléctricas, hace posible el control fino y la precisión que exigen los procesos industriales y la robótica modernos.
En resumen, los codificadores rotatorios son parte integrante de multitud de aparatos y sistemas que nos hacen la vida más fácil y eficaz. Tanto si guían una línea de producción automatizada como si ayudan a un intérprete a crear música, sirven al mismo propósito fundamental: traducir el movimiento de rotación en señales eléctricas procesables.
Desembalaje del principio de funcionamiento del codificador rotativo
Para entender el principio de funcionamiento de los encóderes rotativos hay que reconocer sus dos tipos principales: los encóderes absolutos y los encóderes incrementales. Ambos tipos convierten la posición angular o el movimiento en una señal electrónica, pero lo hacen de forma diferente, lo que puede comprenderse mejor explorando en detalle sus principios de funcionamiento.
Profundizar en el principio de funcionamiento del encóder rotativo
Empecemos por el principio de funcionamiento del encóder incremental. Este codificador tiene un disco giratorio, normalmente de plástico, cristal o metal, con marcas espaciadas uniformemente alrededor del borde. Un par emisor-detector formado por un LED infrarrojo y un fototransistor se dirige hacia el disco, en un punto en el que éste está ranurado. Al girar el disco, las ranuras marcadas del disco rompen el haz de luz del LED, creando impulsos eléctricos a intervalos regulares. Esta secuencia de impulsos ofrece una medida de la rotación del codificador.
Los encóderes incrementales tienen dos canales de salida, denominados A y B, que producen dos secuencias de impulsos. Contando estos impulsos, el aparato puede medir la amplitud de la rotación. Además, comparando el desfase entre las secuencias de impulsos de los canales A y B, el dispositivo puede detectar el sentido de giro.
Por sencillo que parezca, este método garantiza una respuesta rápida y una retroalimentación de alta resolución. Este principio se aprovecha en innumerables aplicaciones, como el control de velocidad de motores, la robótica y las máquinas CNC, donde se necesitan controles con capacidad de respuesta en tiempo real.
Por otro lado, el encóder absoluto no genera un flujo de impulsos. En su lugar, produce una palabra de salida única para cada posición posible del disco, incluso tras interrupciones de alimentación. Este principio operativo puede compararse con el funcionamiento de una brújula. Por mucho que gires una brújula, siempre indica correctamente la dirección.
Los codificadores rotativos absolutos tienen dos tipos de códigos: código gris y código binario. En ellos, la posición única se registra mediante tecnologías ópticas, magnéticas o capacitivas. La mayoría de los codificadores absolutos utilizan tecnología óptica en la que un disco giratorio tiene bandas concéntricas codificadas con patrones binarios o de escala de grises para producir una señal única para cada posición. A continuación, esta información se traduce en señales digitales o analógicas que pueden ser utilizadas por los sistemas de control.
Una gran ventaja de los encóderes absolutos es que recuerdan su posición aunque falle la alimentación. Al restablecerse el suministro, pueden continuar su funcionamiento exactamente desde donde se detuvieron, sin someterse a ningún recorrido de referencia para restablecer su posición. Esto los convierte en una opción fiable para aplicaciones críticas.
La importancia de comprender el principio de funcionamiento del encóder rotativo
Comprender el funcionamiento de un encóder rotativo es clave para decidir qué encóder se adapta mejor a tus necesidades particulares. Por ejemplo, si necesitas controlar la velocidad de un motor, bastaría con un encóder incremental, ya que realiza un seguimiento excelente de los cambios de rotación. Además, si el sistema requiere un control de bucle de realimentación, la capacidad de respuesta a la velocidad de estos encóderes resulta muy útil.
Por otro lado, si quieres seguir la rotación axial completa de una plataforma o una antena, los encóderes absolutos serían adecuados por su capacidad de retener la información de la posición. En ambos casos, conocer bien cómo funciona cada tipo de encóder y, por tanto, sus puntos fuertes y débiles, te ayudará a hacer una elección informada.
Recuerda que, por esenciales que sean los principios de funcionamiento, no son los únicos factores que hay que tener en cuenta al elegir un codificador rotatorio. Otras consideraciones, como el entorno, la resolución, la interconexión, el tamaño y la fiabilidad, también influyen a la hora de elegir el codificador más adecuado.
En resumen, la comprensión del principio de funcionamiento del codificador rotatorio no sólo ayuda a tomar una decisión más informada durante la selección, sino que también fomenta una mejor utilización del dispositivo. Además, ayuda a solucionar problemas comunes, proporcionándote una amplia base de conocimientos para garantizar que tus sistemas funcionen con la mayor eficacia posible.
Encóder rotativo - Puntos clave
- Un codificador rotatorio no almacena ninguna información de posición. Para conocer la posición durante la puesta en marcha o tras una pérdida de alimentación, pueden ser necesarios sensores o sistemas adicionales.
- Los codificadores rotatorios tienen dos señales de salida, el Canal A y el Canal B. La diferencia de fase de 90 grados entre ambos da una salida en cuadratura, que permite detectar la dirección y el movimiento.
- El codificador rotatorio incremental funciona basándose en un disco de código giratorio. La luz pasa a través de las ranuras y es detectada por sensores, generando una señal de impulsos que es interrumpida por la rotación del disco para determinar la dirección. También tiene aplicaciones en equipos de disc jockey, impresoras, etc.
- El esquema de contactos del codificador rotatorio muestra cómo interactúan los distintos contactos con el dispositivo. Tanto en los codificadores rotatorios incrementales como en los absolutos, hay patillas de salida "A" y "B" y una patilla de masa; sin embargo, puede haber patillas adicionales. Además, la cuadratura es el desplazamiento de fase de 90 grados entre los canales "A" y "B", que ayuda a determinar el sentido de giro.
- La técnica del codificador rot atorio controla los movimientos posicionales de los sistemas mecánicos. La técnica utiliza sensores especiales para seguir la rotación y traducirla en señales digitales. Esta técnica se utiliza en física, sobre todo para controlar los movimientos de sistemas mecánicos, y tiene importantes aplicaciones industriales, como la robótica y la automatización.
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