RPM = cuentas / (PPR · x) / t · 60
Con t en segundos. En cuadratura x4 se cuentan los flancos de subida y bajada de los canales A y B.
Cómo funciona un encoder incremental
Un encoder incremental genera pulsos a medida que gira el eje. Los de cuadratura tienen dos canales, A y B, desfasados 90°: el orden en que cambian indica el sentido de giro. Contando solo los flancos de subida de A se obtienen PPR cuentas por vuelta (x1); contando subida y bajada de A, el doble (x2); y contando todos los flancos de A y B, el cuádruple (x4). Es el sensor de realimentación más común en el control de velocidad y posición de motores.
Fórmulas completas
- Cuentas por vuelta: CPR = PPR × x (x = 1, 2 o 4)
- Resolución angular: θ = 360° / CPR
- Velocidad por conteo en ventana fija: RPM = (cuentas / CPR) / t · 60
- Velocidad por periodo entre pulsos: RPM = 60 / (CPR · Tpulso), mejor a baja velocidad
- Frecuencia de cuentas: f = CPR · RPM / 60
Tabla con decodificación x4
| PPR | Cuentas por vuelta | Resolución | Cuentas/s a 3000 RPM |
|---|---|---|---|
| 100 | 400 | 0.9° | 20 000 |
| 360 | 1440 | 0.25° | 72 000 |
| 600 | 2400 | 0.15° | 120 000 |
| 1000 | 4000 | 0.09° | 200 000 |
| 2500 | 10 000 | 0.036° | 500 000 |
La última columna indica la frecuencia que debe soportar el contador. Con frecuencias altas conviene usar el periférico de encoder por hardware del microcontrolador en lugar de interrupciones.
Ejemplo resuelto
Un encoder de 600 PPR decodificado en x4 da 2400 cuentas por vuelta. En una ventana de 100 ms se cuentan 2400 cuentas: el eje dio exactamente una vuelta en 0.1 s, es decir, 10 vueltas por segundo o 600 RPM (≈ 62.8 rad/s). La resolución angular es 360 / 2400 = 0.15°. Si el motor gira lento, por ejemplo a 6 RPM, en 100 ms solo se contarían 24 cuentas y cada cuenta de error representaría un 4 % de la medida: a baja velocidad es mejor medir el tiempo entre pulsos.
Errores comunes
- Confundir PPR y CPR: un encoder de 600 PPR no da 600 cuentas en x4, sino 2400.
- Ventana demasiado corta a baja velocidad: la medida salta de un valor a otro por la cuantización.
- Perder cuentas por interrupciones lentas: a altas RPM el microcontrolador no alcanza a atender todos los flancos.
- Señales con ruido: cables largos sin apantallar generan cuentas falsas; usa encoders con salida diferencial o filtros.
Preguntas frecuentes
¿Qué diferencia hay entre encoder incremental y absoluto?
El incremental cuenta movimientos desde un punto de referencia; el absoluto entrega directamente la posición angular, incluso al encender.
¿Cómo paso las RPM a rad/s?
Multiplica por 2π / 60 o usa la calculadora de velocidad angular.
¿Para qué se usa en un lazo PID?
Como medida de velocidad o posición que el controlador compara con la referencia. Revisa las convenciones en la calculadora de parámetros PID.
Herramienta educativa. Verifica hojas de datos, normas y condiciones reales antes de usar los resultados en diseños críticos. Área: Mecatrónica.