La Historia de los Encoders
Los encoders son sensores fundamentales en los sistemas modernos de automatización y control industrial. Sus orígenes se remontan a la década de 1940, cuando eran simples convertidores angulares mecánicos. Con el avance de la electrónica, la óptica, las comunicaciones y la tecnología MEMS, los encoders han evolucionado hasta convertirse en plataformas multifuncionales con precisión nanométrica, comunicación inteligente y capacidades de autodiagnóstico.
1940–1960: Prototipos Iniciales y la Era Mecánica
- En los años 40, impulsados por la tecnología militar de radar y navegación aérea, ingenieros alemanes y británicos desarrollaron convertidores rotativos con escobillas para medir el desplazamiento angular.
- En 1947, Bell Labs (EE.UU.) propuso convertir ángulos mecánicos en señales de pulsos eléctricos, lo que sentó las bases del disco codificador.
- A principios de los años 50, surgieron los primeros encoders mecánicos, con contactos rotativos que generaban señales conmutadas.
- Estos encoders generaban comúnmente códigos Gray, usados en telémetros militares y ordenadores analógicos.
Características clave:
- Contacto mecánico total, propenso al desgaste
- Salidas por señal analógica o conmutada
- Uso limitado, principalmente en entornos militares
1970–1980: Auge del Encoder Óptico e Incremental
- En 1971, BEI Precision Instruments (EE.UU.) lanzó el primer encoder incremental óptico comercial.
- Los discos de rejilla con franjas grabadas permitían detectar pulsos A/B mediante fotodiodos.
- En 1974, Heidenhain (Alemania) incorporó el canal Z (pulso cero) para referencia de origen.
- En 1976, Koyo Electronics (Japón) introdujo encoders incrementales para sistemas CNC.
Avances clave:
- Detección sin contacto que mejora la vida útil
- Interfaces de salida TTL y HTL estandarizadas
- Resoluciones de hasta 5000 PPR
1990: Encoders Absolutos y Control Digital
- Entre 1989 y 1992, fabricantes como Baumer y Heidenhain lanzaron encoders absolutos de vuelta única, con discos multitrayectoria.
- En 1993, SICK Stegmann (Alemania) desarrolló encoders multivuelta con engranajes o sensores magnéticos.
- El protocolo SSI (Interfaz Serial Sincrónica) se estandarizó para la comunicación serial.
- Surgieron encoders programables que permitían configurar parámetros por software.
Innovaciones técnicas:
- Retención de posición tras pérdida de energía
- Uso de chips ASIC para miniaturización
- Mayor inmunidad al ruido y fiabilidad
2000: Comunicación Fieldbus y Ethernet Industrial
- Se incorporaron protocolos de comunicación como CANopen, Profibus y DeviceNet.
- Los protocolos Ethernet industrial como EtherCAT, Profinet y EtherNet/IP ganaron protagonismo.
- En 2005, Tamagawa (Japón) lanzó encoders con certificación SIL2, utilizados en robots y trenes.
- Se añadieron funciones como compensación de temperatura, filtrado digital y diagnóstico interno.
Tendencias clave:
- Comunicación en red en lugar de cableado de pulsos
- Resolución multivuelta superior a 30 bits
- Configuración online y actualizaciones remotas
2010–Presente: Encoders Inteligentes y Miniaturización
- Los encoders inteligentes ofrecen conectividad Bluetooth, IO-Link y Wi-Fi industrial.
- Kits magnéticos miniatura se usan en robots colaborativos, AGVs y drones, con diámetros de hasta Φ12 mm.
- Encoders lineales magnéticos de alta resolución se aplican en semiconductores.
- Sensores híbridos con IMU y visión artificial ofrecen datos de movimiento 6-DOF.
Tendencias Futuras
- Inteligencia y Edge Computing: Procesamiento en el encoder, mantenimiento predictivo y AI integrada.
- Sensado Multidimensional: Fusión con sensores de temperatura, IMU, par y aceleración.
- Encoders Definidos por Software (SD-E): Configuración remota total.
- Diseño Ecológico: Bajo consumo, materiales sin fricción e instalación modular.
- Cadenas de Suministro Locales: Producción nacional de discos ópticos, chips y protocolos.
Conclusión
La evolución de los encoders refleja el cambio global de la industria: de lo analógico a lo digital, de lo centralizado a lo inteligente. Desde sus raíces militares, hoy son claves en todos los sectores civiles. Comprender su historia permite anticipar su papel en el futuro de la automatización.