Encoder rotativi meccanici

Usati per il comando di manopole al posto dei potenziometri. Differenze principali:

• hanno una corsa senza fine
• generano un segnale digitale invece che analogico
• possono avere maggiore precisione e uniformità nel funzionamento

Al loro interno sono presenti due contatti striscianti e un disco che ruota solidalmente con l'albero/manopola con una serie di zone conduttive e isolanti che si alternano. Durante la rotazione i due contatti si aprono e chiudono generando due segnali rettangolari in quadratura. Da questi è possibile risalire a:

• velocità, contando gli impulsi per giro
• posizione relativa, contando gli impulsi
• verso di rotazione, osservando quale dei due segnali è in anticipo rispetto all'altro

Le caratteristiche principali sono:

• numero impulsi per giro
• eventuale presenza di un ulteriore contatto azionato dalla pressione lungo l'asse della manopola
• movimento “a scatti” per dare un feedback a chi aziona l'encoder

Principali differenze rispetto agli encoder ottici:

• sono meno costosi
• non richiedono una tensione di alimentazione fissa
• hanno minore risoluzione
• hanno minore affidabilità e durata nel tempo dovuta ad attrito e usura
• richiedono circuiti antirimbalzo

La figura seguente mostra un circuito antirimbalzo per encoder.

Osserviamo che:

• l'encoder è costituito dai due contatti e contiene al suo interno le due resistenze di pull-up
• i due condensatori formano un gruppo RC con le resistenze di pull-up e impediscono brusche variazioni della tensione ai contatti (il valore di R e C va scelto in modo da avere una costante di tempo comparabile con il tempo di rimbalzo dei contatti dell'encoder)
• le porte NOT triggerate squadrano (e invertono) il segnale presente ai contatti; questo è necessario perché i condensatori eliminano i rimbalzi ma introducono dei transitori nei fronti di salita e discesa del segnale
• il flip-flop D viene usato per generare un segnale alto o basso in funzione del verso di rotazione

Nell'immagine sotto un circuito montato seguendo lo schema proposto sopra. I condensatori sono da 220nF e due LED segnalano il verso di rotazione (giallo) e gli impulsi dell'encode (rosso).

• paragrafo 5 unità 14-1 sul libro di testo
• Guida agli encoder di un produttore (link rotto e su archive.org non ci sono le immagini)
• video sugli encoder rotativi meccanici
• domanda su Stack Exchange
• simulazione Multisim con circuito antirimbalzo

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