Un encoder rotativo è un componente elettronico fondamentale in molti sistemi, utilizzato per misurare e registrare la posizione angolare di un albero rotante. Questo dispositivo viene impiegato in una varietà di applicazioni, da semplici regolazioni di volume nei dispositivi audio a sistemi di controllo complessi come quelli presenti nei robot, nelle macchine CNC, e nei dispositivi di automazione industriale.
Per comprendere appieno il funzionamento di un encoder rotativo, è necessario esaminare le sue diverse tipologie, la sua struttura e il principio di funzionamento che lo rende così versatile ed efficace in contesti elettronici.
Iniziamo con il capire cosa si intende per encoder.
Un encoder è un dispositivo che converte la posizione di un dispositivo in un segnale elettrico. Nel caso dell’encoder rotativo, il movimento rotatorio di un albero, viene trasformato in un segnale elettrico che può essere letto da un sistema di controllo. Questo segnale può essere digitale o analogico, a seconda del tipo di encoder.
La struttura di un encoder rotativo si compone essenzialmente di due parti principali: il disco rotante (o elemento rotante) e il sensore. Il disco è montato su un albero e ruota insieme a esso. Sulla sua superficie sono presenti pattern, che possono essere tracce ottiche, magnetiche o a contatto, a seconda del tipo di encoder. Questi pattern sono progettati in modo tale da generare una sequenza di segnali elettrici quando il disco ruota. Il sensore rileva questi pattern e li converte in segnali elettrici che vengono successivamente elaborati da un circuito elettronico per determinare la posizione angolare o il movimento dell’albero.
Esistono diverse tipologie di encoder rotativi, ma tra le più comuni ci sono gli encoder incrementali e gli encoder assoluti.
L’encoder incrementale è il tipo più semplice e comune. In un encoder incrementale, il disco rotante è dotato di una serie di linee o di fori (in un design ottico) che vengono rilevati da un sensore a ottica o magnetico. Quando il disco ruota, il sensore rileva questi pattern e genera una serie di impulsi. Il numero di impulsi generati è direttamente proporzionale al numero di giri effettuati dal disco, il che permette di determinare la velocità angolare e la direzione del movimento. L’encoder incrementale non fornisce la posizione assoluta dell’albero; piuttosto, misura solo i cambiamenti di posizione rispetto a un punto di riferimento iniziale.
Gli encoder assoluti, invece, sono progettati per fornire una posizione univoca e assoluta dell’albero in ogni momento. A differenza degli encoder incrementali, gli encoder assoluti sono dotati di un codice univoco su tutto il disco che rappresenta ogni possibile posizione angolare. Questi encoder possono essere di tipo ottico o magnetico, ma il principio di funzionamento è simile: ogni posizione angolare corrisponde a un valore specifico del segnale elettrico generato. Quando l’albero ruota, il sensore rileva questa posizione assoluta e fornisce un segnale che rappresenta la posizione precisa dell’albero, senza la necessità di un punto di riferimento iniziale. Questo tipo di encoder è particolarmente utile in applicazioni dove è necessario conoscere esattamente la posizione di un componente, come nelle macchine CNC o nei sistemi di controllo di servomotori.
Un aspetto importante del funzionamento di un encoder rotativo è la risoluzione, che indica il numero di posizioni distintive che un encoder può rilevare durante un giro completo. La risoluzione è strettamente legata al numero di pattern presenti sul disco e viene espressa come il numero di impulsi per giro (PPR, Pulses Per Revolution). Un encoder con una risoluzione maggiore fornisce una misurazione più precisa e dettagliata della posizione angolare.
Ad esempio, un encoder con 1000 PPR genererà 1000 impulsi per ogni giro completo del disco, il che permette di rilevare cambiamenti di posizione molto più piccoli rispetto a un encoder con una risoluzione inferiore.
In un encoder rotativo, i segnali elettrici generati dal sensore vengono solitamente inviati a un circuito di elaborazione, che può essere un microcontrollore o un sistema di controllo più complesso. Il circuito interpreta i segnali provenienti dall’encoder e li usa per determinare la posizione angolare dell’albero, la velocità di rotazione e la direzione del movimento. In alcuni casi, è possibile anche ottenere il numero totale di giri effettuati dall’albero, integrando i segnali provenienti dall’encoder nel tempo.
In un encoder ottico, il sensore rileva il passaggio della luce attraverso le aperture nel disco o il cambiamento del riflesso di un pattern. Questo tipo di encoder può essere sensibile alla polvere o ad altri agenti contaminanti che potrebbero ostruire il fascio di luce. Gli encoder magnetici, d’altra parte, sono più resistenti alla polvere e agli agenti esterni, poiché non dipendono dalla luce ma dai campi magnetici per rilevare i movimenti.
Gli encoder rotativi possono essere anche classificati in base al tipo di uscita che forniscono. Gli encoder a uscita digitale generano segnali binari, tipicamente sotto forma di impulsi, che rappresentano il movimento o la posizione. Questi segnali possono essere letti da un microcontrollore o da un altro dispositivo di elaborazione per determinare la posizione angolare. Gli encoder analogici forniscono un segnale continuo che varia in funzione della posizione dell’albero. Questo tipo di encoder è meno comune, ma può essere utile in applicazioni dove è richiesta una misurazione precisa e continua della posizione.
La precisione e l’affidabilità degli encoder rotativi sono fattori cruciali nelle applicazioni industriali.
Un encoder malfunzionante o impreciso può compromettere gravemente il funzionamento di un sistema, portando a errori nei movimenti, malfunzionamenti e inefficienze. Per questo motivo, è importante selezionare un encoder con le caratteristiche adatte alle specifiche esigenze di ciascuna applicazione, tenendo conto di fattori come la risoluzione, la robustezza, la resistenza alle interferenze e la capacità di gestione di condizioni ambientali difficili.
Esempi di encoder rotativi che puoi trovare su https://it.rs-online.com/web/c/passivi/encoder-rotativi/encoder-meccanici-rotativi/
Encoder rotativo meccanico Alps Alpine 24 impulsi/giro, Su foro
Encoder rotativo meccanico Incrementale Broadcom 256 impulsi/giro
Encoder rotativo meccanico Incrementale Alps Alpine 24 impulsi/giro, albero 6 mm, Su foro
Encoder rotativo meccanico Alps Alpine 15 impulsi/giro, Su foro
Encoder rotativo meccanico Assoluto Bourns 128 impulsi/giro, albero 6,35 mm, Montaggio su staffa
Encoder rotativo meccanico Assoluto Vishay 14 impulsi/giro, albero 12,7 mm
Encoder rotativo meccanico Quadratura a 2 bit Elma 16 impulsi/giro, albero 6 mm
Encoder rotativo meccanico Incrementale Wurth Elektronik 20 impulsi/giro, albero 6 mm, Su foro
Encoder rotativo meccanico Quadratura a 2 bit Elma 8 impulsi/giro, albero 6 mm
Encoder rotativo meccanico Incrementale Bourns 15 impulsi/giro, albero 3 mm
Encoder rotativo meccanico Assoluto Elma 47 impulsi/giro, albero 6 mm
Encoder rotativo meccanico Assoluto Elma 24 impulsi/giro, albero 6 mm
