Resolución de un encoder: precisión, exactitud…

Resolución de un encoder: precisión, exactitud…

Te explicamos qué es la resolución de un encoder y otros conceptos básicos que generan confusión cuando se dimensiona un encoder.

¿Necesitas ayuda con el encoder? Estaremos encantados de asistirte

Tabla de contenido

Existen aplicaciones que requieren encoders de alta resolución y otras que no. Por ejemplo, el encoder que controla la orientación de un telescopio de la NASA requiere una altísima resolución, sin embargo la resolución del encoder que gobierna el grado de apertura de una válvula de agua estándar,  no debería ser muy alta.  

Cuando el responsable de un proyecto tiene que elegir la resolución correcta de un encoder para una determinada aplicación suelen aparecer las dudas. Los términos resolución, precisión y exactitud de un encoder son los que más se utilizan y los que te ayudarán a comprender mejor qué encoder es el ideal para tu proyecto. Estos términos muchas personas los pueden interpretar como similares, sin embargo, son totalmente diferentes y conviene diferenciarlos. Es decir, que un encoder posea una resolución óptima no significa que este pueda ser preciso o exacto.

De no tener claros estos conceptos básicos es fácil cometer errores por ejemplo quedándote corto de resolución o por el contrario sobredimensionar el encoder lo que implica un sobrecoste que sería fácilmente evitable cuando cuentas con los conocimientos o el asesoramiento adecuado. A continuación vamos a intentar definir estos conceptos:

 

¿QUE ES LA RESOLUCIÓN DE UN ENCODER?

La resolucíón de un encoder se define como la distancia, o el ángulo más pequeño que es capaz de captar o medir dicho dispositivo

En el mercado, podrás encontrar encoders con una gran variedad de resoluciones, incluso, siendo el mismo modelo. Es importante tener en cuenta que la resolución ideal para tu proyecto no siempre es la más alta, los expertos siempre deben analizar las necesidades y el presupuesto del cliente, ya que una resolución de un encoder más alta implica mayor coste. 

ENCODERS DE ALTA Y BAJA RESOLUCION
Representación conceptual del disco de un encoder incremental de alta y baja resolución

Resolución de encoders incrementales

No existe una unidad única para expresar la resolución de los encoders incrementales, por eso algunos fabricantes emplean unas unidades y otros otras. Además, dependerá también de si el encoder es lineal o rotativo. En general diremos que la resolución de los encoders incrementales se expresa con el numero de pulsos que este pude detectar por unidad de medida (la que sea). 

Por ejemplo en encoders rotativos lo más habitual es expresarse en  «pulsos por revolución» (PPR) a veces en inglés utilizan el término «counts per revolution»(CPR) aunque hace referencia a la misma unidad de medida. El rango de resoluciones en los encoders rotativos incrementales es muy amplio, podemos ir desde los 16 PPR  hasta 500 000 PPR. Por ejemplo un encoder rotativo incremental de 360PPR tendría una resolución de 1 grado ya que habría 360 incrementos por cada vuelta del encoder, del mismo modo, uno de 720PPR tendría una resolución de 360/720=0.5º.

Sin embargo si hablamos de encoders lineales hay más variaciones de terminología. Por ejemplo, si un encoder lineal con una carrera de 500mm tienen una resolución de 0.01mm sería correcto realizar emplear cualquiera de estas afirmaciones:

  • Es capaz de detectar 500/0.01=50.000 pulsos a lo largo de la carrera
  • Tiene una resolución de 100.000 pulso por metro.
  • Tiene una resolución de 1.000 pulsos por cm.
  • Tiene una resolución de 100 pulsos por mm.
  • Tiene una resolución de 1 centésima de mm.

Resolución de encoders absolutos

Cuando queremos expresar la resolución de los encoders absolutos hablamos del número de bits que este tiene. En cierto modo la resolución de un encoder se expresa en bits, pero hay que ponerlo en contexto:

  • Resolución de encoders absolutos monovuelta

Por ejemplo,  un encoder absoluto rotativo monovuelta de 4 bits de resolución será capaz de discriminar 16 posiciones distintas por cada vuelta del encoder, esto se calcularía `2^4=16`

En la siguiente tabla vamos resumir las prestaciones en cuanto resolución de los encoders absolutos monovuelta en función del número de bits:

Número de bits
Número de posiciones
Resolución (angular)
4 bits
16 posiciones
22.5º
6 bits
64 posiciones
5.625º
8 bits
256 posiciones
1.406º
10 bits
1024 posiciones
0.352º
12 bits
4096 posiciones
0.0879º
16 bits
16384 posiciones
0,02197º
  • Resolución en encoders absolutos multivuelta

Si hablamos de de encoders multivuelta, el funcionamiento es análogo. La única diferencia es que aparte de los bits reservados a registrar las posiciones dentro de cada una de las vueltas (igual que los monovuelta), habría una serie de bits reservados a contabilizar el número de vueltas totales que da el encoder. Por lo tanto un encoder multivuelta de 8 + 12 bits nos permitiría detectar 256 posiciones por cada vuelta (`2^8`) y sería capaz de contar 1024 vueltas (`2^12`).

DIFERENCIA ENTRE PRECISIÓN Y EXACTITUD

Precisión y exactitud son términos muy utilizados en el día a día de cualquier ingeniero, sin embargo, en muchas ocasiones se utilizan de forma indistinta ya que muchos creen que significan lo mismo. Si queremos ser correctos debemos saber diferenciarlos, sobre todo cuando debemos comunicarnos con especialistas en sensórica e instrumentación.

Diferencia entre exactitud y precisión encoder
Diferencia entre exactitud y precisión encoder

Precisión de un encoder

La precisión de un encoder mide el grado de dispersión de los valores obtenidos en un conjunto de mediciones idénticas. Es decir, cuanta más precisión tenga un sensor, menor será la variación de los valores obtenidos cuando se efectúan múltiples lecturas de medición utilizando las mismas condiciones y sistemas de medición.

Dicho de otro modo, la precisión mide la distancia entre los valores obtenidos  y no la distancia de estos con respecto al valor real. 

La exactitud de un sensor, sin embargo, mide la distancia que hay entre el valor real y os valores obtenidos. Un sensor será exacto si el error de una medición se compensa con el de error de otra, de modo que la media de todas las mediciones se aproxime al valor real.

Exactitud de un encoder

Grafica exactitud vs precisión
Distribución medidas obtenidas vs valor real

RESOLUCIÓN DE UN ENCODER EN UNA APLICACIÓN

Los encoders son dispositivos que siempre interactúan con otros elementos por eso siempre se debe tener en consideración el sistema donde vaya instalado el encoder para dimensionarlo correctamente.  

Siempre decimos que de poco sirve tener un encoder con magnífica resolución si luego el eje donde va montado el encoder o cualquier otro elemento mecánico tiene holguras e imprecisiones.

Si hacemos mención a la tecnología de captación que utilice el encoder podemos decir que por norma general los encoder ópticos pueden alcanzar mejores resoluciones que los magnéticos, sin embargo estos últimos han mejorado mucho en los últimos años.

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