Terminología de Encoders
Esta página recopila y explica de manera sistemática y detallada los términos técnicos más comunes e importantes en el ámbito de los codificadores (encoders), abarcando parámetros eléctricos, salidas de señal, estructura mecánica, protocolos de comunicación, adaptabilidad al entorno, calibración de la precisión, seguridad funcional, límites de carga y otros muchos aspectos. Está dirigida a ingenieros, integradores de sistemas, personal de I+D, compradores técnicos y a cualquier usuario que desee profundizar en el mundo de los codificadores.
Términos sobre la salida del codificador y sus señales
| Término | Abreviatura en inglés | Definición |
|---|---|---|
| Resolución | Resolution | Cantidad de señales generadas por el codificador para una unidad de movimiento, usada para medir la precisión. Puede expresarse en PPR, CPR, bits, LPI, CPI, etc. |
| PPR | Pulses Per Revolution | Impulsos por revolución, frecuente en codificadores rotativos incrementales; indica cuántos impulsos se generan en una vuelta completa |
| CPR | Counts Per Revolution | Conteos por revolución, a menudo con multiplicación de frecuencia (por ejemplo, en cuadratura x4, CPR = PPR × 4) |
| DPI | Dots Per Inch | Puntos por pulgada, empleado en escaneo óptico de alta resolución y en mediciones lineales |
| CPI | Counts Per Inch | Conteos por pulgada (1 pulgada), usado para evaluar la resolución de un codificador lineal |
| LPI | Lines Per Inch | Número de líneas por pulgada en una rejilla óptica; también se usa en codificadores o escáneres lineales |
| Fases A/B | A/B Channels | Dos salidas de onda cuadrada en cuadratura de un codificador incremental, desfasadas 90° para determinar la dirección y llevar la cuenta |
| Fase Z | Zero Pulse / Index | Pulso de referencia único por vuelta en un codificador incremental, utilizado para volver al punto cero |
| Canal N | N Channel | Otra denominación para la fase Z en ciertas marcas |
| U/V/W | – | Canales de conmutación para servomotores, empleados en la conmutación electrónica o la detección de fase del motor |
| TTL | Transistor-Transistor Logic | Nivel lógico digital estándar de 5 V, adecuado para transmitir impulsos a alta velocidad sobre distancias cortas |
| HTL | High Threshold Logic | Lógica con niveles de 10–30 V, gran inmunidad al ruido, adecuada para entornos industriales |
| Open Collector | OC | Salida con colector abierto, requiere resistencia de pull-up externa; su nivel de tensión es flexible |
| Push-Pull | – | Salida push-pull, puede accionar la carga en ambos sentidos, no necesita resistencia de pull-up; muy común en codificadores industriales |
| Line Driver | LD / RS422 | Salida diferencial que mejora la inmunidad al ruido, apta para transmisión a alta velocidad y largas distancias |
| Salida de voltaje | Voltage Output | Salida analógica (0–5 V, 0–10 V, etc.), adecuada para la lectura sencilla de variables analógicas |
| Salida de corriente | Current Output | Salida analógica habitual en 4–20 mA, con alta inmunidad al ruido, adecuada para largas distancias |
| PWM | Pulse Width Modulation | Usa la modulación de ancho de pulso para transmitir información de posición o ángulo; se emplea en aplicaciones especiales o personalizadas |
| 1Vpp/11µApp | – | Salidas analógicas senoidales/cosenoidales, comunes en codificadores ópticos o magnéticos, aptas para subdivisiones de alta precisión |
Tipos de codificadores, principios de funcionamiento y modos de detección
| Término | Definición |
|---|---|
| Codificador incremental | Genera impulsos continuos que representan incrementos de posición. Se requiere un controlador o contador que acumule impulsos para obtener la posición absoluta |
| Codificador absoluto | Cada posición se asocia a un código único; la posición se conserva incluso con la alimentación desconectada. Adecuado para aplicaciones complejas o multi-eje de alta fiabilidad |
| Codificador monociclo | Mide solo la posición dentro de una vuelta, sin registrar el número de revoluciones |
| Codificador multiciclo | Integra engranajes, sensores magnéticos o inductivos para registrar el número de vueltas; existen versiones mecánicas y electrónicas |
| Codificador óptico | Utiliza una fuente de luz, una rejilla y un receptor fotoeléctrico para la medición sin contacto; ofrece alta resolución y precisión |
| Codificador magnético | Emplea efecto Hall o magnetorresistencia para detectar cambios en el campo magnético; menos sensible al polvo/aceite, apto para entornos hostiles |
| Codificador capacitivo | Basado en el cambio del campo eléctrico entre placas de condensador; diseño compacto, apropiado para espacios reducidos y sistemas ligeros |
| Codificador inductivo | Mide ángulos o desplazamientos por inducción electromagnética; muy resistente a interferencias y vibraciones |
| Kit de codificador | También llamado Kit Encoder, un módulo sin carcasa diseñado para embutirse en motores o articulaciones de robots, etc. |
| Codificador de cable | Usa un cable de acero y un carrete para medir desplazamientos lineales largos (elevadores, accesos, grúas, etc.) |
| Codificador rotativo | Mide el ángulo de giro y la velocidad de un eje; se emplea ampliamente en motores, plataformas giratorias y servodrives |
| Codificador lineal | Mide desplazamientos lineales, frecuente en CNC, máquinas de medición 3D, equipos de semiconductores |
| Codificador multicanal | Emite simultáneamente varios tipos de señales (p. ej. A/B/Z + UVW + interfaz serial), satisfaciendo necesidades de conmutación, detección de posición y comunicación de red |
| Codificador programable | Parámetros como el modo de salida, la resolución o la dirección pueden configurarse mediante software o dispositivos específicos |
| Formato de codificación | El método de codificación en un codificador absoluto, p. ej. Gray Code, Binary, BCD, Excess Code, etc. |
Protocolos de comunicación e interfaces industriales
| Protocolo/Interfaz | Definición |
|---|---|
| SSI | Synchronous Serial Interface: comunicación serie síncrona para transmitir datos de codificadores absolutos; arquitectura simple y alta resistencia a interferencias |
| BiSS-C | Protocolo serie síncrono abierto de alta velocidad, con comunicación full-dúplex y topología en cadena para múltiples ejes, frecuente en codificadores absolutos de gama alta |
| EnDat | Interfaz serie bidireccional propuesta por Heidenhain, con funciones de chequeo y retroalimentación de alta resolución |
| CANopen | Protocolo abierto basado en bus CAN, utiliza un diccionario de objetos, permite redes de múltiples nodos; muy usado en la automatización industrial en Europa |
| Profibus-DP | Estándar de bus de campo, con alta velocidad de transmisión y capacidad de intercambio cíclico de datos; común en grandes sistemas de control de procesos y manufactura discreta |
| DeviceNet | Protocolo de bus CAN impulsado por Allen-Bradley, enfocado en la interconexión sencilla entre dispositivos y controladores |
| EtherCAT | Protocolo Ethernet en tiempo real de Beckhoff, soporta relojes distribuidos y sincronización multi-eje; apto para control de alta velocidad y gran precisión |
| PROFINET | Estándar de Ethernet industrial promovido por Siemens, integra tecnologías IT y comunicación en tiempo real; ideal para automatización de fábricas y procesos |
| IO-Link | Protocolo de comunicación punto a punto para sensores/actuadores, ofrece diagnóstico inteligente y parametrización remota |
| Ethernet/IP | De la familia CIP (Common Industrial Protocol), promovido por Rockwell, adecuado para drives distribuidos, equipos de campo y sistemas SCADA |
| Modbus RTU/TCP | Protocolo maestro-esclavo de código abierto, apropiado para E/S remotas y sistemas distribuidos expandibles |
| UART | Interfaz serie asíncrona universal (p. ej. RS232/RS485), muy común en módulos de codificador simples o de bajo coste |
| SPI/I²C | Interfaz serie de nivel chip (semiconductores), adecuada para codificadores miniaturizados o de bajo consumo |
| SERCOS | SErial Real-time COmmunication System, protocolo de control de movimiento en tiempo real sobre fibra óptica o Ethernet; usado en sistemas CNC y servos de alta precisión |
Términos de montaje e interfaz mecánica
| Término | Definición |
|---|---|
| Eje macizo | Eje central del codificador de forma cilíndrica y sólida; se requiere un acoplamiento o dispositivo de sujeción para transmitir el par de giro |
| Eje hueco | Codificador con eje central hueco, que puede montarse directamente sobre el eje del motor, reduciendo acoplamientos adicionales |
| Eje semihueco | Eje hueco cerrado por un extremo, combina ahorro de espacio y facilidad de instalación |
| Montaje con brida | Uso de una brida frontal o brida síncrona para fijar el dispositivo, estandarizado bajo DIN (bridas redondas o cuadradas) |
| Brida síncrona | Brida de montaje redonda estándar (Synchro Flange), fijada con sujeción o tornillos |
| Brida de sujeción para servo | Brida con ranuras de sujeción o agujeros de posicionamiento, facilita alinear y fijar en servomotores o sistemas mecánicos |
| Distancia entre orificios de montaje | Distancia entre los tornillos del codificador, debe coincidir con la superficie de montaje de la máquina |
| Profundidad de montaje | Profundidad en la que el eje o eje hueco se inserta; si es muy escasa habrá juego, si es excesiva puede dañar el codificador |
| Acoplamiento | Dispositivo que conecta el eje macizo del codificador con el eje del motor o de la máquina. Ejemplos: acoplamiento flexible, acoplamiento de fuelle, acoplamiento rígido, etc. |
| Carga radial/axial | Máxima fuerza radial o axial que soportan los rodamientos del codificador; superarla afecta la vida útil y la precisión |
Adaptación al entorno y fiabilidad
| Término | Definición |
|---|---|
| Nivel IP | Grado de protección frente a polvo y agua según IEC 60529 (IP65, IP67, IP68, etc.); a mayor valor, mejor protección |
| Temperatura de trabajo | Rango de temperatura en el que el codificador funciona correctamente a su precisión nominal (por ej., -20°C a +85°C) |
| Temperatura de almacenamiento | Rango de temperatura permitido cuando el dispositivo está sin alimentación |
| Resistencia a vibraciones | Capacidad de los rodamientos y la estructura interna del codificador de resistir vibraciones mecánicas; se expresa normalmente en g |
| Resistencia a impactos | Límite de choque o aceleración puntual, medido en g |
| EMC (Electromagnetic Compatibility) | Compatibilidad electromagnética; comprende la inmunidad a interferencias y la no generación de ruido excesivo |
| ESD | Inmunidad a descargas electrostáticas (Electrostatic Discharge), mide la susceptibilidad del codificador a las descargas de electricidad estática |
| Nivel SIL | Grado de seguridad funcional (Safety Integrity Level), p. ej. SIL2 o SIL3, para aplicaciones críticas (ascensores, robótica, control ferroviario, etc.) |
| MTBF | Mean Time Between Failures (tiempo medio entre fallos), un indicador de la fiabilidad general del dispositivo |
| RoHS / REACH | Restricción de sustancias peligrosas / Registro de sustancias químicas; implica que los materiales del codificador cumplen normas de seguridad y medio ambiente |
Precisión, errores y términos de calibración del sistema
| Término | Definición |
|---|---|
| Precisión del sistema | Diferencia máxima entre el valor emitido por el codificador y la posición real, incluyendo errores del propio codificador, errores de instalación, errores del controlador, etc. |
| Poder de resolución (o resolución mínima) | La mínima variación de posición detectable por el codificador; cuanto mayor sea, puede capturar movimientos más pequeños |
| Repetibilidad | Grado de consistencia en la salida al regresar repetidamente a la misma posición, principalmente afectado por holguras mecánicas y fluctuaciones de la señal |
| Error de linealidad | Desviación entre la salida del codificador y la posición real, habitualmente compensada mediante calibración o software |
| Error de cero | Desplazamiento entre el pulso de referencia Z o el cero de origen y el cero mecánico real; se corrige mecánicamente o mediante software |
| Error de codificación | Errores leves por irregularidades en el disco de codificación, distribución desigual de polos magnéticos, montaje incorrecto, etc. |
| Factor de calibración | Parámetro que se utiliza en la calibración o compensación lineal del sistema, contribuyendo a mejorar la precisión total |
| Realimentación PID | En un sistema servo, el codificador actúa como sensor en el bucle de control cerrado; con ajustes proporcionales, integrales y derivativos se hace que el movimiento siga con precisión la consigna |
| Histeresis | Error de retorno de posición cuando se cambia la dirección de movimiento; puede darse en algunos codificadores incrementales o en el sistema de transmisión |
Otros términos frecuentes y aclaraciones adicionales
| Término | Definición |
|---|---|
| Código Gray (Gray Code) | Método de codificación donde dos códigos consecutivos difieren solo en un bit, reduciendo inestabilidad en las transiciones; usado con frecuencia en codificadores absolutos |
| Código binario (Binary Code) | La salida del codificador absoluto se presenta directamente en binario, fácil de interpretar por el controlador |
| Código BCD (Binary-Coded Decimal) | Codifica dígitos decimales usando grupos de 4 bits; algunos codificadores absolutos antiguos o instrumentos lo implementan |
| Excess Code | Un código desplazado que permite transiciones más suaves; utilizado en algunos codificadores absolutos antiguos o en sistemas personalizados |
| Múltiples engranajes (para multiciclo) | Un tren de engranajes interno en codificadores absolutos mecánicos, usado para contar la cantidad de vueltas |
| Multiciclo electrónico | Cuenta las vueltas con ayuda de un circuito interno o memoria magnética, sin usar engranajes mecánicos; común en codificadores integrados en servomotores sin escobillas (BLDC) |
| Canales UVW | Señales incrementales de conmutación para sincronizar bobinados trifásicos; frecuentes en motores servo y BLDC |
| Relación S/R (Signal to Noise Ratio) | Relación entre señal y ruido; indica la nitidez y estabilidad de la señal de salida del codificador |
| Velocidad máxima | Máxima velocidad de giro a la que el codificador puede funcionar con precisión; superarla puede distorsionar la señal o acelerar el desgaste de los rodamientos |
| Velocidad lineal máxima | Velocidad máxima de desplazamiento en un codificador lineal para medir sin errores; superada esta, podría faltar ancho de banda para la señal incremental o de datos |
| Codificador redundante | Doble sensor o doble salida para aplicaciones de seguridad crítica (p. ej. SIL3). El codificador de respaldo actúa si falla el principal |
Normas de referencia y ampliaciones
- IEC 60050-351: Terminología relacionada con la medición y el control industrial
- ISO 13849: Norma de seguridad para funciones en maquinaria (habitual en codificadores de seguridad)
- IEC 60529: Define los grados de protección de las carcasas (clases IP)
- IEC 61800-5-2: Requisitos de seguridad para sistemas de accionamiento de velocidad variable, a menudo aplicable a servomotores y codificadores con seguridad funcional
- CiA 406: Especificación de dispositivos para codificadores CANopen
- IEC 61158: Familia de protocolos de bus de campo industrial
- EnDat, BiSS, SERCOS: Principales protocolos de comunicación serie para codificadores
Nota: Las definiciones pueden variar ligeramente según el fabricante o los estándares de la industria. Se recomienda consultar el manual específico del producto para una verificación adicional. Esta página se actualizará continuamente para cubrir más tecnologías emergentes y nuevos casos de aplicación. ¡Te invitamos a contribuir con tus aportaciones y revisiones en Encoder.wiki!