TRASDUTTORI: ENCODER (detto anche CODIFICATORE OTTICO)
E’ un trasduttore digitale in grado di fornire una indicazione binaria della
grandezza fisica oggetto di misura
ENCODER ASSOLUTO DI POSIZIONE
Non sfruttano alcun principio fisico. Nei trasduttori lineari a principio
fotoelettrico su un regolo di vetro o di metacrilato viene foto incisa una
maschera di piste e colonne.
In modo analogo, nella versione angolare un disco foto inciso con una
maschera di corone circolari e settori:
Il regolo ed il disco scorrono davanti ad una:
testina di lettura = n foroemettitori + n foto rilevatori (in asse)
In tal modo, per ogni posizione del regolo o del disco viene generato
un preciso gruppo di segnali logici, cioè un preciso numero binario.
Un problema che nasce nell’utilizzo degli encoder assoluti è legato alla
possibilità che vengano generati codici errati durante la commutazione da
una posizione alla successiva (p.e. 011 100).
In questo caso, se fosse presente una piccola imperfezione (cosa sempre
possibile) nell’allineamento delle zone, verrebbe generato per un istante il
codice (000 o 111) ovviamente errato.
Il problema nasce tutte le volte
che nel passaggio da un codice a
quello adiacente commuta un
numero di bit superiore a 1. Se
infatti la commutazione
interessasse un solo bit, non ci
sarebbero ambiguità di lettura, ma
solo una ininfluente maggiore o
minore durata temporale di un codice rispetto agli altri.
La soluzione normalmente adottata è quella del CODICE GRAY detto anche
codice binario riflesso per il modo in cui viene generato:
Si parte dalla configurazione binaria (01:
prima colonna) e la si “riflette” verso il basso
(seconda colonna) aggiungendo a sinistra
uno 0 per la successione di partenza ed un
1 per quella riflessa. Il processo continua
per ogni colonna
Uno svantaggio del codice GRAY è quello di non prestarsi alle operazioni
aritmetiche, p.e. la sottrazione, per realizzare un confronto automatico di
posizione.
Il rimedio consiste nel convertire i codici GRAY in binario tramite
un’opportuna routine software.
Vista dell’encoder di posizione a principio fotoelettrico:
Il diaframma ha lo
scopo di collimare la
luce degli emettitori
mascherando le
zone di interferenza
Negli encoder lineari la risoluzione può raggiungere i 5 µm mentre in quelli
angolari, più frequenti nelle applicazioni, il numero massimo di piste (numero
di bit del codice utilizzato) è limitato dal diametro. In questo caso la
risoluzione può arrivare a 3 µm sulla circonferenza
ENCODER INCREMENTALI DI POSIZIONE
In corrispondenza di ogni “quanto” di spostamento, questi trasduttori
generano non un codice ma un impulso: il conteggio degli impulsi generati
fornisce l’entità dello spostamento dal punto di inizio conteggio.
Questi trasduttori vengono più propriamente chiamati generatori di impulsi.
Il più diffuso encoder incrementale è quello angolare a principio ottico:
Il numero n delle suddivisioni circonferenziali fornisce la risoluzione
dell’encoder (360/n gradi).
Con una sola corona di fessure è
possibile misurare il valore assoluto
della rotazione senza poterne
determinare il verso di rotazione. Per
ottenere questa informazione si
dispone di una seconda serie di
fessure sfasate di ¼ di passo
angolare ed una seconda coppia
emettitore- rivelatore in asse con la
precedente. I treni di impulsi generati
dai due foto rilevatori sono pertanto
sfasati di ¼ di periodo.
Il disco codificato presenta di solito
anche un ulteriore singolo settore trasparente con relativa coppia emettitorericevitore.
Da questo canale, chiamato canale C, esce un impulso per ogni giro
completo del disco. Esso può essere utilizzato per azzerare il contatore alla
fine di ogni giro completo oppure per fissare lo zero del conteggio e quindi
della posizione.
Il disco normalmente è di vetro o metacrilato sul quale è stato realizzato una
maschera foto incisa con estrema accuratezza.
Il carico applicato aull’albero dell’encoder, e di conseguenza sui suoi
cuscinetti, condiziona la vita meccanica del trasduttore. E’ indispensabile che
l’accoppiamento tra l’albero dell’encoder e l’albero dell’utilizzatore avvenga
per mezzo di un giunto elastico in senso assiale e radiale e rigido
torsionalmente.
L’errore di un encoder rotativo non è cumulativo in quanto non aumenta
quando l’albero compie più di un giro.
Collegati ad una opportuna elettronica, gli encoder consentono anche misure
di velocità e di accelerazione.
METODO INCREMENTALE
VANTAGGI
SVANTAGGI
È molto flessibile in
La necessità di una logica di conteggio
quanto, tramite
e calcolo della posizione;
La perdita dell’informazione in caso di
l’azzeramento dei
contatori, permette di
mancanza dell’alimentazione.
definire in un punto
{E’ allora necessario che al ritorno dell’alimentazione il
qualsiasi l’origine della
sistema mobile venga riportato in una precisa posizione
misura;
di inizializzazione). In alternativa si possono impiegare
Costo relativamente
basso
di partenza e qui vengano azzerati i contatori (procedura
batterie-tampone};
Possibilità di errori causati da disturbi
esterni.
METODO ASSOLUTO
VANTAGGI
SVANTAGGI
Permette la lettura diretta e precisa dell’informazione;
Costo
Insensibile ai disturbi e alle interruzioni
dell’alimentazione (quando ritorna il dato è nuovamente
disponibile)
elevato
