COMPONENTS
ENCODER
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- ELETTRONICA OGGI 439 - SETTEMBRE 2014
der finché non si perviene all’impostazione desiderata
dell’anello di controllo.
L’uso di un encoder capacitivo comporta altri vantag-
gi sia in fase di installazione sia durante la produzione.
Dal punto di vista meccanico, i fori di montaggio sono
compatibili con quelli degli altri due tipi di encoder,
rendendo questa unità perfettamente compatibile, dal
punto di vista dell’integrazione e delle funzionalità, con
gli encoder tradizionali (Fig. 3). Un singolo encoder può
quindi essere installato su alberi di differenti diametri
utilizzando semplicemente boccole di adattamento; ciò
contribuisce a ridurre il numero di SKU - (Stock-Kee-
ping Unit – articoli da tenere a magazzino) da utilizzare
per la produzione e la riparazione.
La versatilità di un encoder realizzato mediante un tra-
sduttore capacitivo e da un circuito ASIC custom per
l’interfaccia elettrica è illustrata dal dispositivo AMT11
di CUI (Fig. 4).
Caratterizzata da un diametro di 37 mm e da un profilo
di soli 10,34 mm, questa compatta unità funziona con
un’alimentazione di +5V. L’encoder è disponibile con
uscite in quadratura (a 90°) CMOS compatibili, che for-
niscono la posizione oltre che in versioni con uscite di
tipo “line driver” differenziali, compatibili dal punto di
vista elettrico con i tradizionali segnali degli encoder
ottici o magnetici. L’encoder fornisce un’ampia gamma
di risoluzione programmabili, comprese tra 48 e 4.096
impulsi per giro, oltre a un impulso di indicizzazione per
rotazione.
Tra le numerose opzioni disponibili si possono segnala-
re orientamento radiale o assiale dei connettori in fun-
zione del tipo di applicazione e funzionamento nell’in-
tervallo di temperatura compreso tra -40 e +105
°C
, per
garantire una maggiore durata.
Un possibile svantaggio associato all’uso degli en-
coder di tipo capacitivo, tipico peraltro di qualsia-
si trasduttore elettronico e dei relativi circuiti, è la
sensibilità a fenomeni di rumore elettrico e a interfe-
renze elettromagnetiche (EMI). Un’accurata proget-
tazione del circuito di interfaccia dell’ASIC e un’ac-
curata regolazione degli algoritmi di demodulazione
dell’encoder permette di attenuare problematiche di
questo tipo.
La presenza di un circuito ASIC offre l’opportunità ai pro-
gettisti di integrare a bordo funzioni diagnostiche per veri-
ficare le prestazioni del meccanismo dell’encoder e del cir-
cuito ASIC, conferendo un grado di “intelligenza” più elevato
all’encoder e all’intero sottosistema.
Grazie alla disponibilità di encoder ampiamente collaudati,
basati sui principi del rilevamento capacitivo, il progettista
non è più costretto a scegliere tra la maggior affidabilità of-
ferta dagli encoder magnetici o la migliore accuratezza tipica
degli encoder ottici. L’encoder capacitivo è in grado di assi-
curare elevati livelli di accuratezza e affidabilità, oltre ad altri
vantaggi in termini di montaggio meccanico, gestione dell’in-
ventario, scelta della velocità di rotazione, azzeramento della
lettura e dissipazione di potenza, pur garantendo la completa
compatibilità con le uscite standard.
Q
D
AL CALIBRO ALL
’
ENCODER ROTATIVO
Il rilevamento di tipo capacitivo è solitamente impiegato per i commu-
tatori di tipo tattile, dove il dito dell’utente svolge il ruolo della seconda
armatura del condensatore. Ogni variazione di capacità è rilevata dal circu-
ito di interfaccia, in modo da emulare il funzionamento di un tradizionale
pulsante elettromeccanico. Essi sono spesso utilizzati in applicazioni quali
ascensori e attraversamenti pedonali. I commutatori di tipo tattile sono
particolarmente resistenti alla sporcizia, all’acqua e a un uso improprio,
grazie all’assenza di parti interne in movimento e al fatto che la sola parte
esposta è una piccola linguetta metallica integrata nella superficie di mon-
taggio. L’uso del rilevamento capacitivo non è limitato ai commutatori on/
off e il calibro digitale ne è un classico esempio. Circa 30 anni fa Ingvar An-
dermo, un ingegnere elettrico che lavorava presso l’istituto di ricerca IM di
Stoccolma, stava lavorando a un’applicazione per la lettura di banconote
utilizzando la tecnologia capacitiva. C.E. Johansson contattò Andermo per
lo sviluppo di un calibro digitale utilizzando la tecnologia magneto-resi-
stiva, ma Andermo ritenne quell’approccio troppo complicato e decise di
sfruttare la sua esperienza nel campo del rilevamento capacitivo. Il primo
calibro prodotto da Johansson (Jocal) fece il suo debutto durante un’espo-
sizione a Chicago nel 1980. Più tardi Johansson cedette in licenza la tecno-
logia alla giapponese Mitutoyo che alcuni anni dopo commercializzò il suo
primo calibro digitale, venduto in tutto il mondo in milioni di unità (Fig.
1R). Andermo ha collaborato con CUI allo sviluppo degli encoder capacitivi
della serie AMT, che utilizzano la medesima tecnologia applicata in questo
caso alla misura della rotazione ad alta velocità. Tre sono gli elementi fon-
damentali: un trasmettitore ad alta frequenza, un rotore sul quale è inciso
un pattern metallico sinusoidale e un ricevitore. Il rotore è situato tra le
due schede trasmettitore e ricevitore. Quando il rotore gira, il pattern di
metallo sinusoidale modula il segnale ad alta frequenza in una maniera
prevedibile. La scheda ricevitore legge queste modulazioni e un circuito
ASIC di tipo proprietario le traduce in incrementi del movimento rotatorio,
con una risolu zione massima di 4.096 impulsi per giro.
Il calibro digitale di Mitutoyo
