Encoder di posizione

Encoder
Dispense del corso
ELETTRONICA L
Sensori digitali e quasi-digitali
z Offrono direttamente in uscita:
- Sensori digitali: una rappresentazione digitale del
misurando
- Sensori quasi-digitali: un segnale a n livelli definito nel
dominio del tempo, trasformabile con un’elaborazione
numerica in una rappresentazione digitale del misurando
- Tipicamente rappresentazione “in frequenza” del
misurando, sotto forma di onda quadra modulata in
frequenza.
z Interessanti e facili da usare:
- praticamente non richiedono circuiti di condizionamento del
segnale
- presentano elevata immunità ai disturbi
Encoder di posizione
Classe di sensori con uscita digitale o quasi digitale
Barra o disco solidale con
l’oggetto di cui si deve
determinare la posizione.
2 tipi di regioni in un
pattern opportuno di
periodo p.
Testina fissa con
elemento in grado di
discriminare il tipo di
regione sottostante.
Uscita della testina ≡ uscita dell’elemento di discriminazione espressa
come segnale digitale. Un impulso ogni volta che c’è uno spostamento di p
Principi operativi
-
Sistemi con contatto e parti in movimento (poco usati)
-
P.e. discontinuità superficiali in grado di comandare
un’interruttore
Sistemi senza contatto e senza parti in movimento
(preferiti)
-
P.e. discriminazione per via ottica o per via magnetica
Principio di lavoro non dissimile a quello di un “contapezzi”
che comprende un rilevatore in grado di fornire un’uscita
attiva quando un pezzo si trova sotto di esso:
Sistemi senza contatto
Rivelazione magnetica
Rilevazione ottica
per riflessione
Rilevazione ottica per trasparenza
Risoluzione
-
Per un sensore lineare è al massimo pari al passo
p (pitch)
Per un sensore rotativo dipende dal diametro del
disco
Passo: tipicamente limitato dalle dimensioni
dell’elemento di rilevazione e/o dalla qualità
dell’ottica di messa a fuoco (nei sistemi a
riflessione)
Interpolazione: metodo per ottenere una
risoluzione migliore del passo.
Encoder incrementali
z Gli encoder visti fino ad ora sono incrementali.
-
Non producono un numero che è funzione della posizione
dell’encoder, ma degli impulsi che segnalano se l’encoder
si sposta o meno.
-
Problemi:
-
Occorre contare gli impulsi per quantificare gli spostamenti.
-
Come trasformare la misura incrementale in una
conoscenza assoluta della posizione?
Come comprendere la direzione del movimento in avanti o
all’indietro?
Direzione del conteggio
z Un solo segnale non è sufficiente...
-
Occorre disporre 2 elementi di rilevazione in
modo tale da produrre 2 segnali A e B sfasati di
90°
-
Un circuito digitale riceve in ingresso A e B e fornisce
in uscita la direzione di conteggio D
B
A
Macchina
digitale
D=0/1=
Avanti/
Indietro
Encoder assoluti
z Forniscono una indicazione assoluta di
posizione senza bisogno di effettuare cicli di
inizializzazione
Ad ogni posizione dell’
encoder corrisponde una
parola binaria di uscita
unica. Le tracce sulla parte
mobile sono più d’una,
lette da più rilevatori che
operano in parallelo..I
pattern sulle tracce sono
tali da codificare la
posizione.
Esempio di pattern
Encoder assoluto con
codifica non adiacente
La traccia più esterna
non fa parte del codice,
può essere usata per
rilevare piccoli
spostamenti con una
lettura incrementale con
interpolazione analogica