Los resolucionadores son buenos. Los codificadores son buenos. Pero, ¿cuál es mejor? La respuesta es que depende de para qué quiera utilizarlo. Este artículo explica cómo funcionan, detalle sus puntos fuertes y débiles y ofrece algunas alternativas.

¿Qué es un resolucionador?

Un resolucionador es un transformador eléctrico empleado para medir un ángulo de rotación.  La mayoría de los resolucionadores se parecen mucho a un motor eléctrico, con bobinados de cobre en el estátor y un rotor de metal mecanizado.  El acoplamiento inductivo entre los bobinados del transformador varía según el ángulo.  Por lo tanto, si suministramos señal CA al resolucionador y medimos la salida de los bobinados del transformador, obtenemos una señal CA eléctrica cuya amplitud es proporcional al ángulo.

Aunque hay muchos tipos diferentes, un resolucionador típico tiene tres bobinados: un bobinado primario y dos bobinados secundarios.  Estos bobinados se fabrican con cable de cobre y se suelen formar en el elemento estacionario del resolucionador: el estátor.  El bobinado primario se utiliza como entrada de la señal CA y cada bobinado secundario se utiliza como bobinado de captura o receptor.  En el siguiente diagrama, el rotor está fabricado en un material como hierro o acero y está dispuesto de tal forma que reciba cantidades de energía variables en los secundarios dependiendo del ángulo de rotación.  En el siguiente diagrama, la salida de los secundarios es en forma sinusoide o cosinusoide.  En consecuencia, la frecuencia de la señal varía en proporción al ángulo.

Resolucionadores, codificadores ópticos e inductivos

Un resolucionador es un transformador eléctrico empleado para medir un ángulo de rotación 

Los resolucionadores tienen una buena reputación de repetibilidad y suelen ser la elección automática para aplicaciones relacionadas con alta fiabilidad y de seguridad. Un error frecuente es que muchas fichas técnicas de resolucionadores especifican una resolución infinita.  Aunque esto es verdad en teoría, en la práctica no lo es, porque la mayoría de los sistemas de control modernos no se convierten a una señal digital de resolución finita.  La resolución real se determina según la calidad del circuito de conversión de análoga a digital.

Esto nos lleva a un punto sutil pero importante: que se necesita una cantidad justa de habilidad especializada para diseñar un sistema basado en un resolucionador.  Se debe a que se necesita la excitación de señal separada y el circuito de proceso.  Además, los resolucionadores tienen reputación de ser pesados, voluminosos y costosos.  No son una opción económicamente viable para muchas aplicaciones generales y, en general, solamente se utilizan en sectores cuyo coste de capital es secundario a las especificaciones y rendimientos, como el aeroespacial y el de defensa.

Puntos fuertes – Fiable, robusto, preciso, larga vida útil
Puntos débiles – Voluminoso, pesado, caro, requiere habilidades para la especificación e implementación

¿Qué es un codificador óptico?

Un codificador rotatorio, también denominado codificador de eje, es un dispositivo que convierte la posición o movimiento angular en código análogo o digital.

Hay dos tipos principales: absoluto e incremental (relativo). Los resultados de los codificadores absolutos indica la posición actual del eje, convirtiéndolos en transductores de ángulo. Los resultados de los codificadores incrementales proporcionan información sobre el movimiento del eje, que suele procesarse en información como velocidad, distancia, RPM y posición.

Los codificadores pueden utilizar una variedad de técnicas de detección pero la más frecuente es óptica.  En los codificadores ópticos, una fuente emite luz dentro o a través de un disco rotatorio que está mercado de tal forma que la luz pasa o se bloquea.  El sensor óptico detecta el paso de la luz y genera el correspondiente pulso eléctrico. Las escalas ópticas se pueden disponer como una serie de marcas que se pueden utilizar para medir el ángulo o el movimiento.  La escala de marcas puede ser muy precisa: de micras.

Los codificadores ópticos

Los codificadores ópticos utilizan sensores ópticos y un disco óptimo para medir el ángulo.

Hace treinta años, la mayoría de las aplicaciones utilizaban resolucionadores en lugar de codificadores ópticos.  Actualmente, la situación ha cambiado.  Un factor importante es que hay un gran abanico de codificadores diferentes disponibles de una gran variedad de fabricantes.  A diferencia de los resolucionadores, los codificadores ópticos no necesitan componentes electrónicos separados.  El sistema de control huésped puede utilizar inmediatamente los resultados.  Por lo tanto, son más fáciles de especificar y desarrollar.

Su principal punto débil es que no soportan los entornos complicados en los que haya vibración, golpes, partículas extrañas o temperaturas extremas.  Hay escasa o nula advertencia de fallo inmediato.

Puntos fuertes – Alta resolución, alta disponibilidad, alta precisión
Puntos débiles – Delicado, susceptible a las partículas extrañas, modos de fallo catastrófico, rango de temperaturas limitado (de -20 a +70oC)

¿Qué es un codificador inductivo?

 En los últimos años se han popularizado una generación de dispositivos: el codificador inductivo.  Los codificadores inductivos se pueden considerar como un híbrido entre un resolucionador y un codificador óptico.  Los codificadores inductivos (o Incoders) utilizan la misma física que un resolucionador pero son menos costosos, más ligeros, más compactos y más precisos.  Son también más fáciles de utilizar ya que solamente se necesita un suministro de CC y una salida de señal digital que represente un ángulo absoluto, como un codificador óptico absoluto.  Se elimina el problema de la habilidad, porque los codificadores inductivos no necesitan componentes electrónicos separados del circuito de procesamiento. Todos los componentes electrónicos están integrados en el estátor del codificador inductivo.  Esto significa que los Incoders tienen todas las ventajas de los resolucionadores pero ninguna de sus desventajas.

Como los codificadores inductivos no utilizan componentes ópticos delicados, no son susceptibles a las partículas extrañas y no funcionan solamente dentro de un rangos de temperatura limitados.  De hecho, en algunas versiones personalizadas, se han utilizado temperaturas de hasta +230º Celsius y -170º Celsius.

codificadores inductivos
Ejemplos de codificadores inductivos

En lugar de contar con los bobinados de cable de cobre de los resolucionadores tradicionales, los Incoders utilizan placas de circuitos impresos como componentes principales.  Como con el resolucionador hay un estátor y un rotor pero no es necesario una ubicación precisa del estátor y el rotor, no son necesarios los cojinetes.

Como los Incoders utilizan placas de circuitos impresos en lugar de bobinados de cable, pueden ofrecer una precisión extremadamente alta.  Las precisiones <1 arco-minuto son frecuentes, así como la resolución y repetibilidad de <1 arco-segundo.  El diseño básico de un Incoder implica que se puede personalizar con facilidad para adaptarse a los requisitos de una determinada aplicación.

Los Incoders están disponibles en una amplia gama de tamaños de hasta 600 mm de diámetro y se han utilizado con frecuencia en una gran variedad de máquinas herramienta, sistemas cardán y equipamiento aeroespacial, de defensa y médico.

Puntos fuertes – Alta resolución, preciso, fiable, robusto, larga vida útil, tolerante a los errores de alineación
Puntos débiles – El rango de temperaturas es superior al del óptico, pero no tanto como el del resolucionador

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