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 È molto flessibile in quanto, tramite l azzeramento dei contatori, permette di definire in un punto qualsiasi l origine della misura; Costo relativamente basso SVANTAGGI La necessità di una logica di conteggio e calcolo della posizione; La perdita dell informazione in caso di mancanza dell alimentazione. {E allora necessario che al ritorno dell alimentazione il sistema mobile venga riportato in una precisa posizione di partenza e qui vengano azzerati i contatori (procedura di inizializzazione). In alternativa si possono impiegare batterie-tampone}; Possibilità di errori causati da disturbi esterni. METODO ASSOLUTO VANTAGGI Permette la lettura diretta e precisa dell informazione; Insensibile ai disturbi e alle interruzioni dell alimentazione (quando ritorna il dato è nuovamente disponibile) SVANTAGGI Costo elevato