Codificador rotatorio para niños
Un codificador rotatorio, también conocido como codificador de eje o generador de pulsos, es un aparato electromecánico. Su función principal es transformar la posición de giro de un eje en un código digital. Esto lo convierte en un tipo de transductor, que es un dispositivo que convierte una forma de energía en otra.
Los codificadores rotatorios se usan en muchos lugares. Por ejemplo, los encontramos en la robótica, en lentes de cámaras fotográficas modernas, y en dispositivos de entrada de computadoras como el ratón y el trackball. También se utilizan en plataformas de radar que giran.
Existen dos tipos principales de codificadores rotatorios: los absolutos y los incrementales (o relativos).
Contenido
¿Qué es un Codificador Rotatorio Absoluto?
Un codificador rotatorio absoluto genera un código digital único para cada posición específica del eje. Esto significa que siempre sabe exactamente dónde está el eje, incluso si se apaga y se vuelve a encender.
¿Cómo se construye un Codificador Absoluto?
Para construir uno, se corta un patrón especial en una lámina de metal. Esta lámina se coloca en un disco que no conduce electricidad y que está unido al eje. También se ponen unos contactos deslizantes que tocan el disco.
Cuando el disco gira con el eje, algunos contactos tocan el metal y otros caen en los espacios donde no hay metal. La lámina de metal está conectada a una fuente de corriente eléctrica. Cada contacto se conecta a un sensor eléctrico diferente.
El patrón de metal está diseñado para que cada posición del eje cree un código binario único. En este código, algunos contactos estarán conectados a la corriente (encendidos) y otros no (apagados). Un dispositivo de control, como un microprocesador, puede leer este código para saber el ángulo exacto del eje.
Por ejemplo, si hay 3 contactos, el codificador puede detectar 23, es decir, 8 posiciones diferentes.
El problema con el código binario simple
Imagina que el disco gira y los contactos producen un código binario. Si el disco se detiene justo entre dos posiciones, o si los contactos no están perfectamente alineados, puede haber un problema. Por ejemplo, si el eje cambia de una posición a otra, varios contactos podrían cambiar de estado al mismo tiempo.
Si los contactos no cambian exactamente al mismo tiempo, el sistema podría leer códigos intermedios incorrectos. Esto haría que el controlador pensara que el eje saltó a posiciones que no son las correctas. En un brazo robótico, por ejemplo, esto podría causar que el brazo se mueva de forma inesperada y se dañe.
¿Cómo ayuda el Código Gray?
Para evitar este problema, se usa el código Gray. Este es un sistema de código binario especial. La ventaja del código Gray es que, entre dos códigos adyacentes, solo cambia el estado de un contacto.
Esto significa que, cuando el eje se mueve de una posición a la siguiente, solo un sensor cambia de estado. Así, no pueden ocurrir las secuencias de códigos incorrectas que vimos antes. El sistema siempre sabrá la posición correcta del eje.
¿Qué es un Codificador Rotatorio Relativo?
El codificador rotatorio relativo, también llamado codificador incremental, se usa cuando los codificadores absolutos son demasiado grandes o complejos. Este tipo también tiene un disco unido al eje, pero es más pequeño y tiene muchas líneas marcadas.
Un sensor óptico, como un fotodiodo, genera un pulso eléctrico cada vez que una de estas líneas pasa por su campo de visión. Un circuito electrónico cuenta estos pulsos para saber cuánto ha girado el eje.
Este sistema, en su forma más sencilla, no puede decir la posición exacta del eje desde el principio. Solo puede medir cuánto ha cambiado el ángulo desde un punto de inicio, como cuando se enciende el aparato. Esto no es un problema para dispositivos como los ratones de computadora. Si se necesita saber la posición exacta, se puede añadir un segundo sensor que detecte cuando el eje pasa por su posición cero.
¿Cómo sabe la dirección de giro?
Otro detalle de este sistema es que no puede saber en qué dirección está girando el eje. Para resolver esto, se añaden dos sensores ópticos. Estos sensores se colocan en diferentes ángulos alrededor del eje. La dirección de giro se puede saber por el orden en que los dos sensores detectan cada línea. Este tipo de codificador se llama codificador de cuadratura.
Usos de los Codificadores Rotatorios
Los codificadores de cuadratura son muy comunes en la industria. Aunque existen codificadores absolutos más avanzados, los de cuadratura son a menudo suficientes y más económicos. Muchos sistemas industriales se "calibran" al inicio, moviéndose a una posición conocida para establecer su punto cero.
Una aplicación muy conocida de los codificadores rotatorios fue en los ratones de computadora durante los años 80 y 90. Estos ratones tenían dos codificadores de cuadratura en su interior para detectar el movimiento horizontal y vertical. Esto fue muy importante para el desarrollo de las interfaces gráficas de usuario en las computadoras.
Sin embargo, a partir del año 2000, los ratones ópticos se hicieron más populares. Aunque estos ratones ópticos también producen señales de cuadratura, usan una tecnología diferente para detectar el movimiento.
Empresas como TR Electronic, una marca alemana, son pioneras en sistemas de posicionamiento y se especializan en todo tipo de codificadores para uso industrial.
Véase también
En inglés: Rotary encoder Facts for Kids
