{"id":7509,"date":"2025-08-20T09:26:35","date_gmt":"2025-08-20T09:26:35","guid":{"rendered":"https:\/\/www.omch.com\/?p=7509"},"modified":"2025-11-14T09:06:24","modified_gmt":"2025-11-14T09:06:24","slug":"what-is-a-rotary-encoder","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.omch.com\/es\/what-is-a-rotary-encoder\/","title":{"rendered":"\u00bfQu\u00e9 es un codificador rotatorio? Tipos, funcionamiento y aplicaciones"},"content":{"rendered":"

La precisi\u00f3n es ahora una necesidad esencial en el mundo de la ingenier\u00eda actual, donde nada es un lujo. En la automatizaci\u00f3n industrial, la electr\u00f3nica de consumo y todos los dem\u00e1s dispositivos, es posible obtener el control del movimiento, pero debe ser accuarrete. La parte m\u00e1s importante de esta capacidad es un componente electromec\u00e1nico vital: el codificador rotatorio. Este tutorial presenta el codificador rotatorio en profundidad, explicando su prop\u00f3sito, mecanismos internos, categor\u00edas clave, as\u00ed como el uso fundamental en un \u00e1mbito de aplicaciones\/sistemas en escenarios de la vida real.<\/p>\n\n\n\n

Qu\u00e9 es un codificador rotatorio y por qu\u00e9 es importante<\/h2>\n\n\n\n

Un codificador rotatorio es un dispositivo electromec\u00e1nico, o un sensor electromec\u00e1nico, que mide el \u00e1ngulo de rotaci\u00f3n o el movimiento de un eje giratorio y pone esta informaci\u00f3n a disposici\u00f3n en una se\u00f1al el\u00e9ctrica. Esta se\u00f1al es de naturaleza anal\u00f3gica o puede ser una se\u00f1al digital que suministra informaci\u00f3n procesable sobre la posici\u00f3n angular del equipo acoplado, la direcci\u00f3n de rotaci\u00f3n de un eje, la velocidad y la aceleraci\u00f3n. Su capacidad operativa es inestimable en muchos mecanismos diversos en los que se requiere una realimentaci\u00f3n rotacional precisa en un mecanismo de control de bucle cerrado o un m\u00e9todo de medici\u00f3n preciso.<\/p>\n\n\n\n

Un codificador rotatorio es b\u00e1sicamente diferente a un potenci\u00f3metro, aunque ambos se comparan habitualmente. Un potenci\u00f3metro es un simple sensor anal\u00f3gico absoluto, que produce una salida de tensi\u00f3n que aumenta con la posici\u00f3n de un wiper m\u00f3vil, y que tiene un l\u00edmite de \u00e1ngulo de giro inferior a 360A}}$S a unos 270 grados, correspondiendo el cero de la salida a entre 0 y 360 grados (dependiendo del fabricante). Por el contrario, la mayor\u00eda de los codificadores rotatorios no tienen contacto o son capaces de un grado de giro te\u00f3ricamente ilimitado, y las t\u00e9cnicas de detecci\u00f3n sin contacto que utilizan evitan el desgaste mec\u00e1nico inherente al wiper de un potenci\u00f3metro. Esto los hace perfectos para su uso en aplicaciones de rotaci\u00f3n continua y aumenta considerablemente su vida \u00fatil.<\/p>\n\n\n\n

Los codificadores rotatorios suministran los datos b\u00e1sicos de millones de procedimientos automatizados. Estos dispositivos, utilizados en control industrial, rob\u00f3tica, mecanizado CNC y otros \u00e1mbitos, son vitales para dar a un sistema la sensaci\u00f3n de c\u00f3mo est\u00e1 funcionando, de modo que pueda ajustarse a \u00e9l y tener una idea de su propio estado. El estudio de su funcionamiento es importante para cualquier ingeniero o t\u00e9cnico que vaya a trabajar en estas \u00e1reas.<\/p>\n\n\n\n

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C\u00f3mo funcionan los codificadores rotatorios<\/h2>\n\n\n\n

En esencia, lo que hace un codificador rotatorio es convertir un giro mec\u00e1nico en una serie de impulsos el\u00e9ctricos. Para ello, un codificador rotatorio se sirve de la interacci\u00f3n de un elemento codificado y un elemento sensor.<\/p>\n\n\n\n

El elemento m\u00e1s importante es un disco patr\u00f3n o rueda codificadora que se presiona al eje en cuesti\u00f3n. Este disco tiene un patr\u00f3n repetible con caracter\u00edsticas particulares que un sensor fijo puede detectar. La aplicaci\u00f3n de este principio se diferencia tres tecnolog\u00edas principales:<\/p>\n\n\n\n

    \n
  • Codificador rotativo \u00f3ptico: <\/strong>Es el m\u00e1s com\u00fan de los distintos tipos de codificadores y, en la mayor\u00eda de los casos, tiene las resoluciones m\u00e1s altas. La rueda codificadora es un disco transparente con una disposici\u00f3n de l\u00edneas o cortes opacos. En su lugar, se utiliza un diodo emisor de luz (LED) que proyecta su haz a trav\u00e9s del disco y, posteriormente, un fotodetector registra los impactos en el haz de luz cuando las l\u00edneas opacas se mueven a trav\u00e9s de la l\u00ednea de detecci\u00f3n; esto produce un impulso.<\/li>\n\n\n\n
  • Codificadores magn\u00e9ticos:<\/strong> En este dise\u00f1o, se utiliza un rotor magnetizado en forma de rueda codificada que tiene una serie de polos norte y sur. Los cambios en los campos magn\u00e9ticos son detectados por un sensor magn\u00e9tico estacionario de efecto Hall o magnetorresistivo a medida que la rueda gira. Los codificadores magn\u00e9ticos pueden ser muy resistentes y tener altos niveles de fiabilidad, y no toleran bien factores ambientales como el polvo, la humedad y el aceite, lo que los hace adecuados para aplicaciones industriales sucias.<\/li>\n\n\n\n
  • Codificadores mec\u00e1nicos:<\/strong> Es el m\u00e1s barato y f\u00e1cil de utilizar. Un patr\u00f3n de trazas conductoras en un disco hace contacto f\u00edsico con un conjunto estacionario de escobillas. Un cambio en los patrones a medida que el eje gira interpensa y rompe los circuitos para desarrollar una se\u00f1al. Su principal desventaja es el desgaste mec\u00e1nico, la corta vida \u00fatil y el rebote de los contactos, que hace necesario el desbarbado de la se\u00f1al.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n

    La mayor innovaci\u00f3n de la mayor\u00eda de los codificadores incrementales es que emplean se\u00f1ales en cuadratura y de ah\u00ed el nombre de codificador en cuadratura. Generan dos trenes de impulsos distintos (uno se denomina fase A y el otro fase B), que est\u00e1n desfasados 90 grados. Comparando qu\u00e9 fase de la se\u00f1al va por delante de la otra, es posible saber con certeza el sentido de giro. Cuando A adelanta a B, la rotaci\u00f3n en el plano es en el sentido de las agujas del reloj; cuando B adelanta a A, es en el sentido contrario. Adem\u00e1s, se puede medir la frecuencia de estos impulsos para obtener la velocidad del eje.<\/p>\n\n\n\n

    Cuanto m\u00e1s preciso es un enc\u00f3der, mayor es su resoluci\u00f3n, que se expresa en impulsos por revoluci\u00f3n (PPR) o cuentas por revoluci\u00f3n (CPR). Un enc\u00f3der de 1000 PPR emitir\u00e1 1000 impulsos por rotaci\u00f3n de 360 grados en sus canales A y B. Los enc\u00f3deres multicanal tambi\u00e9n incluyen un tercer canal, la se\u00f1al Z o se\u00f1al de \u00edndice, que emite un \u00fanico impulso en cada revoluci\u00f3n. Esto ser\u00e1 de gran utilidad en el caso de secuencias de referencia y calibraci\u00f3n de posici\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n

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    Principales tipos de codificadores y sus principales diferencias<\/h2>\n\n\n\n

    Aunque los enc\u00f3deres tienen otras formas d wildyne en funci\u00f3n del modo en que detectan, su categorizaci\u00f3n m\u00e1s importante es por el modo de salida. La decisi\u00f3n de utilizar un enc\u00f3der de base incremental o un enc\u00f3der de base absoluta es una decisi\u00f3n de dise\u00f1o importante en el sistema y depende del requisito de posici\u00f3n y del coste de la aplicaci\u00f3n en cuesti\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n

    Codificador rotatorio incremental<\/strong>: Un codificador rotatorio incremental es un codificador que tiene un flujo de salida de impulsos que indican el movimiento relativo. No proyecta el estado posicional real del eje, sino que se mueve y en qu\u00e9 direcci\u00f3n. El controlador del sistema tendr\u00e1 que registrar estos impulsos con respecto a un punto de partida conocido. Este punto de partida debe ser localizado, normalmente mediante una rutina de localizaci\u00f3n en la se\u00f1al Z. El primer punto fuerte de los enc\u00f3deres incrementales es que son sencillos y baratos. Sin embargo, su principal desventaja es que, en caso de p\u00e9rdida de alimentaci\u00f3n, se borra toda la informaci\u00f3n sobre las posiciones. Una vez restablecida la alimentaci\u00f3n, el sistema debe volver a conectarse para recuperar la posici\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n

    Codificador rotativo absoluto: <\/strong>El codificador rotatorio absoluto, en cambio, tiene una se\u00f1al diferente - una palabra digital, o c\u00f3digo, para cada posici\u00f3n del eje. En un codificador absoluto, la rueda codificadora es m\u00e1s compleja en el sentido de que cada posici\u00f3n est\u00e1 codificada a un conjunto particular del c\u00f3digo binario. Esto implica que cuando el sistema ha perdido potencia, pero m\u00e1s tarde la ha recuperado, el codificador proporcionar\u00e1 la posici\u00f3n real justo cuando se le suministre potencia. Esto elimina el requisito de una secuencia de b\u00fasqueda y no pierde los datos de posicionamiento durante un ciclo de alimentaci\u00f3n, necesario en la mayor\u00eda de las aplicaciones cr\u00edticas de seguridad y alta posici\u00f3n. Los enc\u00f3deres absolutos se dividen a su vez en:<\/p>\n\n\n\n

      \n
    • Un solo giro:<\/strong> Proporciona la posici\u00f3n absoluta dentro de una revoluci\u00f3n de 360 grados.<\/li>\n\n\n\n
    • Multivuelta:<\/strong> Incluye un mecanismo de engranaje adicional para contar tambi\u00e9n el n\u00famero de revoluciones completas, lo que proporciona un c\u00f3digo \u00fanico en una amplia gama de movimientos.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n

      Como es l\u00f3gico, la complejidad y capacidad a\u00f1adidas de los enc\u00f3deres absolutos los hacen m\u00e1s caros que sus hom\u00f3logos incrementales.<\/p>\n\n\n\n

      Caracter\u00edstica<\/td>Codificador incremental<\/td>Codificador absoluto<\/td><\/tr>
      Salida<\/td>Trenes de impulsos A\/B\/Z<\/td>C\u00f3digo digital \u00fanico para cada posici\u00f3n<\/td><\/tr>
      Datos de posici\u00f3n<\/td>Cambio relativo desde un punto de partida<\/td>Posici\u00f3n absoluta real en todo momento<\/td><\/tr>
      P\u00e9rdida de potencia<\/td>Se pierden los datos de posici\u00f3n<\/td>Se conservan los datos de posici\u00f3n<\/td><\/tr>
      Homing<\/td>Necesario tras una p\u00e9rdida de alimentaci\u00f3n<\/td>No es necesario<\/td><\/tr>
      Complejidad<\/td>M\u00e1s sencillo, menos cableado<\/td>Salida multibit m\u00e1s compleja<\/td><\/tr>
      Coste<\/td>Baja<\/td>M\u00e1s alto<\/td><\/tr>
      Uso com\u00fan<\/td>Control de velocidad, posicionamiento relativo<\/td>Brazos rob\u00f3ticos, CNC, posicionamiento absoluto<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n

      Salidas de se\u00f1ales y descodificaci\u00f3n de codificadores rotatorios<\/h2>\n\n\n\n

      La salida de onda cuadrada derivada de un codificador debe descodificarse correctamente en el controlador receptor (normalmente un PLC, un microcontrolador o un variador). La correcta clasificaci\u00f3n de los distintos tipos de se\u00f1ales de salida es muy importante para garantizar la compatibilidad del hardware y la integridad de la se\u00f1al.<\/p>\n\n\n\n

      La se\u00f1al dominante producida es la se\u00f1al de cuadratura (fases A\/B), como se ha explicado en los p\u00e1rrafos anteriores. Sin embargo, el circuito excitador de salida determina las propiedades el\u00e9ctricas de la forma en que se excitan dichas se\u00f1ales. Ejemplos t\u00edpicos son:<\/p>\n\n\n\n

        \n
      • Push-Pull (HTL - High-Threshold Logic):<\/strong> Una salida general y popular. Oscila positivamente la se\u00f1al alta (a la tensi\u00f3n de alimentaci\u00f3n) y baja (a tierra) para producir una se\u00f1al fuerte inmune al ruido. Es de uso com\u00fan en los sistemas industriales de 24 V.<\/li>\n\n\n\n
      • TTL<\/strong> (<\/strong>L\u00f3gica de transistores<\/strong>):<\/strong> Este controlador proporciona una salida cuadrada de 5 V y est\u00e1 orientado a longitudes de cable mayores gracias a su salida A y A-not, B y B-not, Z y Z-not, que es un controlador de l\u00ednea diferencial. Las se\u00f1ales diferenciales proporcionan un excelente rechazo del ruido en modo com\u00fan.<\/li>\n\n\n\n
      • Colector abierto (NPN\/PNP):<\/strong> Uno de los tipos de salida es el colector abierto (NPN\/PNP), que se utiliza como un interruptor. Es capaz de conducir la l\u00ednea de se\u00f1al a tierra (NPN) o a la tensi\u00f3n de alimentaci\u00f3n (PNP), pero no conducir activamente en la otra direcci\u00f3n. Esto requiere una resistencia pull-up o pull-down externa en el extremo del controlador, que suele estar conectada a una patilla com\u00fan como VCC o la masa y se utiliza para establecer un estado l\u00f3gico definido. Este esquema de interconexi\u00f3n es beneficioso entre sistemas de voltajes l\u00f3gicos variables.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n

        El proceso de descifrado de las se\u00f1ales A \/ B es l\u00f3gico. El controlador sigue comprobando cu\u00e1l de los dos canales est\u00e1 disponible. El canal opuesto o el mismo hace que se realice una comprobaci\u00f3n para averiguar la direcci\u00f3n. En caso de que el estado del canal A se cambie s\u00f3lo ahora, el controlador examina el estado actual del canal B. Cuando B difiere con el estado anterior de A, el sentido ser\u00eda el de las agujas del reloj, y la misma situaci\u00f3n se da a la inversa (cuando el estado anterior de A es similar al de B, el sentido ser\u00eda el contrario al de las agujas del reloj). La l\u00f3gica suele aplicarse a contadores de hardware o mediante software con el uso de interrupciones externas para garantizar un control fiable en tiempo real. La cantidad de hilos (por ejemplo, 3 hilos, 5 hilos) que lleva un enc\u00f3der est\u00e1 relacionada con su tipo de salida (un enc\u00f3der con una salida de tipo DC debe tener m\u00e1s hilos), su capacidad para utilizar la energ\u00eda y si el enc\u00f3der tiene o no una se\u00f1al Z o salidas diferenciales.<\/p>\n\n\n\n

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        Especificaciones importantes al seleccionar un codificador rotatorio<\/h2>\n\n\n\n

        Para determinar el tipo de enc\u00f3der que se va a utilizar, es necesario realizar un an\u00e1lisis exhaustivo para definir las necesidades de la aplicaci\u00f3n. Hasta llegar a la decisi\u00f3n incremental (frente a la absoluta), hay algunas especificaciones importantes que hay que tener en cuenta:<\/p>\n\n\n\n