Elegir cómo recuerda un codificador absoluto las revoluciones sin alimentación es una de las decisiones más trascendentales —y más a menudo tomadas por defecto— del diseño de sistemas de movimiento. El catálogo ofrece tres arquitecturas: un contador electrónico con búfer de batería, una etapa Wiegand de recolección de energía y un multivuelta mecánico por engranajes; y dentro de la ruta con búfer de batería el diseñador debe elegir aún la fuente misma: una pila de litio primaria desechable, una química recargable o un condensador. Este segundo artículo desarrolla un respaldo recargable de níquel-hidruro metálico para el contador multivuelta y lo sitúa con franqueza junto a cada alternativa. Empieza por la decisión de arquitectura, mostrando dónde un codificador con búfer de batería es la respuesta correcta pese a su requisito de servicio; luego recorre el presupuesto de retención a escala de microamperios, la carga lenta o de refuerzo que mantiene lista una celda recargable cada vez que se alimenta el eje, la aritmética de autodescarga que decide la vida sin alimentación alcanzable, la conmutación y el circuito de batería baja, y el comportamiento en un rango amplio de temperatura. Es deliberadamente honesto: para un codificador alimentado solo una vez cada pocos años, la baja autodescarga de una pila de litio primaria es difícil de superar, mientras que para un eje energizado la mayoría de los días laborables —la inmensa mayoría de las aplicaciones de servomotor, robot y máquina herramienta— un respaldo NiMH recargable bien gestionado elimina la sustitución planificada de la pila primaria, evita la eliminación del litio desechable y convierte la memoria multivuelta en un subsistema recargable, monitorizado y reparable.
La elección de arquitectura precede a la de química. Un multivuelta electrónico con búfer de batería es compacto, libremente programable en resolución y barato, pero su memoria solo es tan duradera como su fuente. Un multivuelta Wiegand de recolección de energía no necesita celda externa porque la rotación induce el pulso que alimenta el recuento, pero requiere movimiento para registrar y almacena el estado en un condensador que envejece en aproximadamente una década; un multivuelta mecánico por engranajes codifica las revoluciones físicamente y no necesita memoria eléctrica, pero añade trenes de engranajes con su propio desgaste, par y holgura.
Para la automatización industrial mayoritaria —servomotores, etapas de posicionamiento, ejes de almacén y de máquina herramienta alimentados la mayoría de los días— el diseño con búfer de batería sigue siendo atractivo porque es flexible en resolución, rápido y económico, y su única debilidad, la vida de la fuente, se gestiona con un respaldo recargable bien diseñado. El resto de este artículo aborda ese diseño.
Dimensionar un respaldo no comienza con los amperios-hora, sino con la corriente de retención especificada por el ASIC del codificador, típicamente en la región de los microamperios, más la autodescarga de la celda elegida. La vida sin alimentación es la capacidad utilizable dividida por la suma de la corriente del contador y la corriente de autodescarga, reducida por baja temperatura y fin de vida. Como la autodescarga suele superar el consumo propio del contador, la característica de retención de carga de una química importa más que su capacidad nominal: una celda grande que pierde pronto su propia carga no es mejor que una pequeña y estable.
Las celdas NiMH selladas han mejorado constantemente en retención de carga; las variantes de baja autodescarga conservan la gran mayoría de su carga durante un año a temperatura ambiente, lo que es amplio cuando el codificador recibe carga de mantenimiento siempre que la máquina está encendida. La primera figura animada recorre el flujo de diseño del respaldo, del presupuesto de retención al intervalo de servicio validado, haciendo explícito el término de autodescarga en lugar de ocultarlo.
La ventaja decisiva de un respaldo recargable en un eje alimentado con regularidad es que la alimentación activa de 5 V o 24 V está disponible para mantenerlo. Una ruta de gestión de carga recarga la celda NiMH o el paquete pequeño con una carga de mantenimiento controlada y con limitación de corriente mientras el codificador funciona, de modo que el respaldo comienza lleno cada intervalo sin alimentación, independientemente del tiempo acumulado sin ella. Esto es fundamentalmente distinto de una pila de litio primaria, que es un depósito finito e insustituible en placa que hace cuenta atrás desde el día de fabricación.
La ruta de carga debe ser conservadora: el NiMH se mantiene con una corriente baja y supervisión de temperatura en lugar de una flotación rígida a tensión constante, y nunca debe realimentar en sentido inverso ni cargar el riel sensible de retención. Integrar esto con la conmutación de suministro integrada del chip del codificador produce una arquitectura limpia en la que la fuente principal alimenta la interfaz activa y refresca en silencio el respaldo, mientras que el respaldo solo alimenta al contador cuando falta el riel principal.
Un diseño fiable empareja la fuente recargable con una conmutación de ruta de potencia sin glitches —preferiblemente la conmutación integrada del ASIC del codificador— y expone el estado de la fuente por el canal de diagnóstico. El indicador de batería baja disponible en los chips modernos se convierte en un dato de mantenimiento predictivo: si el respaldo aparece repetidamente bajo pese al funcionamiento normal de la máquina, señala una celda envejecida o un fallo de la ruta de carga mucho antes de que se pierda cualquier posición.
Un pequeño margen de capacidad redundante y un intervalo de servicio definido convierten el fallo clásico de «pila tipo botón muerta tras N años» en un evento programado y observable. Para un OEM también es un beneficio de cadena de suministro: el respaldo pasa a ser un componente estándar, sustituible y recargable, en lugar de una moneda de litio primaria específica que debe adquirirse, almacenarse y eliminarse bajo normas de pilas y residuos en evolución.
El litio primario es la solución vigente por una razón: una autodescarga extremadamente baja y una alta densidad de energía permiten años de retención sin atención, por lo que conviene a los dispositivos alimentados rara vez. Sus costes son una fin de vida fija con sustitución de la pila desechable, las consideraciones de transporte y residuos del litio, y una tensión que ofrece poco aviso gradual. Los supercondensadores ofrecen una vida en ciclos prácticamente ilimitada y una conmutación instantánea, pero su energía por volumen es demasiado baja para meses de retención y su fuga es significativa, así que sirven para el mantenimiento de segundos, no de años.
La recolección Wiegand elimina la celda, pero añade la limitación del primer giro tras el corte y el envejecimiento del condensador. La segunda figura animada puntúa las opciones en los ejes que importan; el NiMH recargable no es el ganador para una válvula remota alimentada una vez al año, pero es la opción más defendible para un eje industrial alimentado a diario porque se recarga en el uso normal, evita el litio desechable, funciona en un intervalo amplio de temperatura con carga sencilla y se envía según las normas de transporte sin litio. La selección debe seguir el perfil real de ciclo de alimentación, no el hábito de catálogo.
Antes del lanzamiento, el diseño se valida ciclando la alimentación principal mientras se gira el eje en la ventana sin alimentación para demostrar que no se pierde ninguna revolución, midiendo la vida de retención frente al modelo de autodescarga-corriente a alta y baja temperatura, acelerando el ciclado de carga-descarga para confirmar que la celda envejece de forma predecible bajo carga de mantenimiento, e inyectando condiciones de batería baja y sobremarcha para verificar los indicadores de diagnóstico. La conmutación se captura en un osciloscopio para confirmar que el rail del contador nunca cae por debajo de su mínimo durante la conmutación de milisegundos.
El resultado es un respaldo caracterizado con una cifra documentada de retención sin alimentación, una especificación de carga de mantenimiento y una ruta de diagnóstico demostrada: listo para la campaña de cualificación EMC, vibración y normas de batería que describe el artículo final, y una alternativa creíble y reparable a la pila tipo botón desechable en equipos de movimiento alimentados a diario.
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