Encoder rotativi assoluti e incrementali: cosa sono e quali sono le differenze

Tipologie di trasduttori di posizione: differenze tra gli encoder rotativi assoluti e incrementali

L’automazione industriale riveste un ruolo strategico nell’ottica dell’Industria 4.0 in Italia, nonostante la frenata del 2020 dovuta alla pandemia, segnalata anche dal report di ANIE Automazione. Con la transizione del manifatturiero verso l’innovazione tecnologica – sostenuta anche dal PNRR – l’Osservatorio prevede una rapida ripresa del settore entro il 2022.

Nell’era dell’Industria 4.0 una progressiva evoluzione si è avuta nelle piattaforme di motion control, che oggi sono chiamate ad essere equipaggiate con sistemi di autoapprendimento e autodiagnostica, capacità di analisi dei dati in real time e integrazione con gli altri macchinari dello stabilimento industriale. 

Ma cos’è il motion control? Si definiscono così l’insieme delle tecnologie e dei dispositivi che permettono di governare gli organi meccanici in movimento di un sistema automatico, prevalentemente impiegati nelle linee di lavorazione automatizzate. In queste soluzioni quindi il movimento è ottenuto tramite sistemi elettronici e non tramite i tradizionali sistemi meccanici.

Vogliamo concentrarci in questa occasione su una particolare soluzione: gli encoder rotativi.

Cos’è un encoder rotativo 

Un encoder – o trasduttore di posizione – è un tipo di sensore che nell’automazione industriale permette di determinare la posizione degli organi in movimento, trasformando il movimento meccanico in un segnale elettrico elaborato poi da un sistema di controllo. 

Esistono due tipologie di encoder:

• Encoder lineari – Controllano la posizione o sincronizzazione nei movimenti trasversali e longitudinali;

• Encoder rotativi – Misurano la velocità angolare, la posizione, lo spostamento, la direzione e l’accelerazione.

Gli encoder rotativi si differenziano inoltre in incrementali ed assoluti.

A cosa serve un encoder rotativo incrementale

Un encoder rotativo incrementale serve per controllare posizioni, angoli e rotazioni del movimento degli assi meccanici. Si definiscono incrementali in quanto segnalano le variazioni (quindi gli incrementi) rispetto a una posizione assegnata come di riferimento, basandosi sul conteggio del numero di impulsi rotativi inviati dall’encoder al controllo. 

Gli encoder rotativi incrementali vengono montati direttamente sul motore o su un asse o ruota di rinvio. In base alla tipologia di montaggio meccanico si distinguono in:

• Ad albero sporgente

• Ad albero cieco o montante

Mentre la tecnologia di rilevamento su cui si basano può essere ottica o magnetica. Il limite degli encoder rotativi incrementali è che necessitano di essere reinizializzati ogni volta che si verifica un’interruzione di alimentazione. 

A cosa serve un encoder rotativo assoluto

Un encoder rotativo assoluto dispone di un proprio contatore che gli permette di conservare l’ultimo valore registrato in caso di interruzione dell’alimentazione. Il valore numerico fornito al controllo, in questo caso, è codificato in maniera univoca e ciò evita la perdita di informazioni in caso di riavvio della macchina.

Gli encoder rotativi assoluti si distinguono in:

• Monogiro – Indicano la posizione dell’asse in qualsiasi momento

• Multigiro – Grazie alla presenza di un disco secondario, indicano sia la posizione sia il numero di giri effettuati

Anche in questo caso, la tecnologia su cui si basano può essere di tipo ottico (più preciso ma anche più sensibile) o magnetico.

Come si utilizza un trasduttore di posizione angolare

Un encoder rotativo è un dispositivo elettromeccanico che converte un moto angolare in segnale elettrico, interpretato poi da un processore. In base alle uscite elettriche è possibile quindi calcolare in modo molto più semplice che in passato il senso di rotazione, la posizione e la velocità di rotazione. 

Si utilizzano principalmente:

• Sull’albero di un motore per leggerne posizione angolare o velocità di rotazione

• Su un quadrante, su una manopola o su un altro controllo elettronico di un pannello frontale per leggerne la posizione angolare, in sostituzione di potenziometri e interruttori rotanti

• Nei sistemi di controllo per avere feedback sui movimenti di un componente meccanico

Gli encoder rotativi si interfacciano quindi o con dispositivi meccanici o con l’utente. Quando servono da interfaccia di controllo di dispositivi elettronici, si utilizzano gli encoder ad albero pieno che vengono montati sul pannello di controllo, quando invece sono destinati ad essere montati su dispositivi meccanici si utilizzano encoder ad albero cavo o cieco.

Criteri per scegliere un encoder assoluto o incrementale

Come si è potuto capire, encoder assoluti e incrementali hanno delle caratteristiche che li rendono idonei a impieghi diversi. Data anche la differenza di prezzo (con l’encoder incrementale più economico rispetto ad uno assoluto), è bene conoscere esattamente quello che può rispondere al meglio alle tue esigenze specifiche.

É meglio scegliere un encoder rotativo assoluto se:

• Per la tua applicazione è un problema reinizializzare ogni volta l’encoder;

• Il rumore ambientale può generare falsi impulsi nel sistema di trattamento del segnale;

• Il tipo di applicazione prevede alte frequenze che un encoder incrementale potrebbe non conteggiare correttamente;

• Il movimento è di tipo oscillante e non rotativo completo;

• Hai necessità di determinare la posizione dell’asse;

• Hai necessità di contare il numero di giri (opterai per un encoder assoluto multigiro).

Applicazioni degli encoder rotativi

Le aree di applicazione degli encoder sono veramente molto ampie, dalla robotica - del settore sanitario fino all’industria -, ai cancelli automatici, all’automazione di fabbrica, alla logistica, all’automotive.

Con il proseguire della trasformazione digitale, gli encoder troveranno sempre più spazi di utilizzo. Task propone un’ampia gamma di encoder assoluti ed encoder incrementali con caratteristiche specifiche per rispondere a tutti i tipi di applicazione. Con la consulenza personalizzata di un nostro specialista avrai la sicurezza di trovare la soluzione migliore per le tue esigenze.