IT9067194A1 - Dispositivo trasduttore di posizione - Google Patents

Description

D E SC R IZ IO N E

dell'invenzione industriale dal titolo:

"DISPOSITIVO TRASDUTTORE DI POSIZIONE."

R IA SSU N T O

Dispositivo trasduttore di posizione (encoder) di tipo assoluto comprendente un encoder incrementale (2) provvisto di un disco codificato (13) stabilmente collegato ad un albero (15), ed accoppiato ad un sensore (3) per emettere un segnale per ogni giro completo del disco (13). L1encoder incrementale (2) produce un primo (A) ed un secondo segnale (B) ciascuno dei quali è costituito da una sequenza di impulsi, in cui ogni impulso è pari ad un incremento angolare elementare dell'albero (15). L'encoder incrementale (2) produce inoltre un terzo segnale (ZERO) costituito da una sequenza di impulsi di zero ciascuno dei quali è emesso dopo una rotazione di 360° dell'àlbero (15). L'encoder assoluto (1) comprende un contatore (5) azzerabi per contare il segnale emesso dal sensore (3) e memorizzare in una memoria (29) permanente il numero di giri dell'albero (15). L'encoder assoluto (1) comprende inoltre un circuito controllore (6), il quale è attivato da un impulso di zero generato dall'encoder incrementale (2), e coopera con un circuito codificatore (7) per emettere un impulso codificato di zero fittizio, in modo tale che nell'intervallo tra l'impulso di zero e l'impulso di zero fittizio il primo (A) od il secondo segnale (B) portino ad un circuito decodificatore (50) un numero di impulsi pari al numero contenuto nella memoria (29) del circuito contatore (5) [Figura 1]

La presente invenzione è relativa ad un dispositivo trasduttore di posizione.

Nei robot e nelle macchine a controllo numerico è indispensabile conoscere la posizione assoluta di ciascun elemento mobile secondo almeno un rispettivo grado di libertà (asse) in ogni momento.

Per determinare tale posizione, vengono normalmente utilizzati dei dispositivi trasduttori di posizione (encoder) di tipo incrementale, i quali sono sensori di posizione, convenientemente angolare, che forniscono una coppia di segnali atti a misurare la direzione e l'angolo di rotazione di un albero rotante. L'informazione fornita da tali encoder incrementali è codificata con una sequenza di impulsi pari al numero di incrementi elementari percorsi dall'albero rotante.

Le sequenze di impulsi sono trasmesse mediante una coppia di segnali sfasati tra di loro di 90°, in anticipo o in ritardo a seconda del senso di rotazione dell'albero dell'encoder . La posizione effettiva dell'albero rotante viene rilevata da un dispositivo di misura che effettua la decodifica deςrli impulsi forniti dall 'encoder . La misura è relativa alla posizione iniziale dell'albero, e quindi necessita di un ulteriore riferimento per poter ottenere una informazione assoluta. Un terzo impulso è quindi emesso dall'encoder quando viene racfgiunta una posizione di riferimento dell'albero, detta posizione di zero dell'albero. In tale modo, se un circuito contatore che misura i segnali emessi dal 1'encoder viene azzerato in corrispondenza dell'impulso di zero, l'informazione data dall 'encoder diventa assoluta nell'ambito di un giro .

Nelle applicazioni degli encoder incrementali ad alberi rotanti che compiono un cammino utile pari a parecchi giri dell'albero {ad esempio alberi motori con riduttori demoltiplicati, avvolgitori ecc ..) è necessario predisporre un sensore di posizione in grado di discriminare quale sia il giro dell'encoder relativo all'angolo zero di riferimento, e quindi quale sia l'impulso di zero con il quale azzerare i conteggi del contatore.

E' quindi necessario, quando la macchina a cui 1 'encoder è applicato viene avviata, portare l'albero del trasduttore in una posizione prefissata di zero per effettuare l'azzeramento del contatore. Per effettuare tale manovra è necessario fare muovere il gruppo meccanico che è collegato all’albero dell'encoder fino ad una posizione corrispondente alla posizione di zero dell'encoder.

Questa manovra richiede un tempo non trascurabile, ed avviene in assenza di informazioni relative alla posizione delle parti in movimento. Questa manovra applicata ai sistemi complessi, come i robot multiassi, comporta delle pesanti limitazioni operative, per la durata eccessiva delle fasi di inizializzazione della macchina, e per i problemi di sicurezza derivanti dalle operazioni effettuate sulla macchina senza il controllo di posi zione attivato ,

Esistono degli encoder assoluti che forniscono una. informazione assoluta di posizione nell'ambito di tutta la corsa utile dell'albero di cui si misura la rotazione, e che mantengono questa informazione anche quando non sono alimentati.

Tali dispositivi, ad esempio gli encoder assoluti multigiro, sono di costruzione meccanica assai complessa, nonché di costo elevato.

Scopo della presente invenzione è quello di realizzare un dispositivo trasduttore di posizione (encoder) di tipo assoluto che sia di semplice ed economica realizzazione, quale è più propriamente quella degli encoder di tipo incrementale.

Il suddetto scopo viene raggiunto dalla presente invenzione che è relativa a un dispositivo trasduttore di posizione comprendente un codificatore "encoder" incrementale provvisto di un disco codificato collegato stabilmente ad un albero rotante; il detto encoder incrementale fornendo in uscita almeno tre segnali, un primo segnale costituito da una sequenza di impulsi pari ad un incremento angolare elementare del detto albero; un secondo segnale simile al detto primo segnale e sfasato rispetto al detto primo segnale, per trasmettere l'informazione relativa al senso di rotazione dell'albero; un terzo segnale costituito da una successione di impulsi di zero, ciascun impulso di zero essendo emesso per una rotazione di 360° del detto disco; ciascuno dei detti primo, secondo e terzo segnale essendo trasmesso su una rispettiva prima, seconda e terza linea, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi sensori accoppiati al detto encoder incrementale per emettere un quarto segnale per ogni giro completo del detto disco codificato; mezzi contatori azzerabili per contare il detto quarto segnale emesso dai detti mezzi sensori e memorizzare il numero di giri del detto disco in una memoria permanente; primi mezzi elettronici attivati da un primo di detti impulsi di zero generati dal detto encoder incrementale, i detti primi mezzi elettronici cooperando con secondi mezzi elettronici per trasmettere in modo codificato a mezzi ricevitori dell'informazione di posizione del detto trasduttore l'informazione relativa al numero di giri contenuto nella detta memoria.

L'invenzione verrà ora descritta con particolare riferimento alle figure allegate che ne illustrano alcune forme di realizzazione non limitative in cui:

la figura 1 è uno schema a blocchi di un dispositivo trasduttore di posizione (encoder) di tipo assoluto realizzato secondo i dettami della presente invenzione;

la figura 2 rappresenta una prima variante all*encoder illustrato in figura 1;

la figura 3 illustra una seconda variante all'encoder illustrato in figura 1;

la figura 4 illustra l'andamento nel tempo di alcuni segnali prodotti dall'encoder illustrato in figura 1;

le figure da 5 a 10 sono schemi a blocchi logici operativi di alcuni blocchi illustrati nelle figure 1, 2 e 3.

Nella figura 1 con 1 è indicato nel suo complesso un dispositivo trasduttore di posizione (encoder) di tipo assoluto, il quale comprende un encoder di tipo incrementale 2 al quale è accoppiato un circuito sensore 3 collegato all'ingresso di un circuito rivelatore 4. Il circuito rilevatore 4 è collegato in uscita con un blocco contagiri 5 interagente, nel modo che sarà descritto, con un circuito controllore 6, che è accoppiato con un circuito codificatore 7. Un circuito alimentatore 10, che è collegato ai vari blocchi dell'encoder 1 in modo convenzionale e non illustrato, è atto ad essere collegato ad una rete 55 di alimentazione esterna, ed è provvisto di una batteria tampone 11, che provvede ad assicurare l'alimentazione di parti dell'encoder 1, in particolare del blocco contagiri 5, anche in mancanza di tensione di alimentazione esterna. Il circuito 10 esercita anche una funzione di controllo dell'alimentazione, come sarà descritto, ed è inoltre collegato mediante due linee 56 e 28 al circuito controllore 6.

L'encoder incrementale 2, di tipo sostanzialmente noto, è provvisto di un disco codificato 13 solidamente collegato ad un albero 15 di cui deve essere misurata con precisione la posizione angolare, ed è accoppiato, in modo convenzionale, con mezzi optoelettronici 14 per emettere in uscita tre segnali lungo tre rispettive linee 16, 17, e 18 indicate rispettivamente con A, B e Zero. I segnali che scorrono lungo le linee 16 e 17 sono costituiti da due sequenze di impulsi (normalmente onde quadre) sfasate tra di loro di 90°, ed in anticipo o in ritardo a seconda del senso di rotazione dell'albero 15. Ciascun impulso, inoltre, è pari ad un incremento angolare elementare dell'albero 15. Lungo la linea 18 scorre un segnale caratterizzante la rotazione completa dell'albero 15, tale segnale, infatti, è costituito da una sequenza di impulsi ciascuno dei quali è emesso dopo una rotazione di 360° dell'albero 15. Tali impulsi verranno chiamati nella successiva descrizione "impulsi di zero".

La linea 18 confluisce nel blocco controllore 6, da cui fuoriesce una corrispondente linea 20, che è atta ad essere collegata, congiuntamente con le linee 16 e 17, con l'ingresso di un circuito decodificatore 50, e la cui funzione sarà chiarita in seguito.

Il disco 13 è inoltre accoppiato con il sensore 3 il quale emette in uscita su una linea 24 contraddistinta con "Al" e su una linea 25 contraddistinta con "Bl" un impulso per ogni giro dell·'albero 15. Gli impulsi delle linee 24 e 25 sono leggermente sfasati tra di loro per permettere la trasmi ssione dell'informazione del senso di rotazione dell'albero 15. Il sensore 3, come sarà chiarito in seguito, è costantemente attivato tramite il circuito 10, e pertanto deve assorbire poca corrente; tale sensore, ad esempio, può essere convenientemente realizzato con un sensore ad effetto Hall, un interruttore magnetico (REED), o con un sensore capacitivo.

Le linee 24 e 25 confluiscono nel circuito 4 che provvede ad amplificare ed a squadrare i segnali generati dal sensore 3; il circuito 4, inoltre, elabora i segnali delle linee 24 e 25 ed invia in uscita al blocco contagiri 5 comprendente un contatore, una serie di impulsi di conteggio direzionale delle rotazioni del disco 13 tramite due linee 27 e 57 trasmettenti rispettivamente tali impulsi, ed il verso di conteggio (UP/DOWN) . Il circuito 4, inoltre, è collegato mediante una linea 12 di allarme al circuito controllore 6.

Il blocco contagiri 5 è provvisto di una memoria 29, in cui viene registrato il valore numerico derivante dal conteggio degli impulsi provenienti dalla linea 27; in questo modo nella memoria 29 viene immagazzinato il numero (corrispondente ad una posizione) delle rotazioni complete dell'albero 15. La memoria 29 è realizzata in modo tale da non perdere il suo contenuto anche in assenza di alimentazione esterna, convenientemente resta alimentata dalla batteria 11 collegata al blocco 10. Il blocco contagiri 5, inoltre, è provvisto di un tasto 30 utilizzato in fase di calibrazione dell'encoder 1, per azzerare inÌ2;ialmente la memoria 29. Il contenuto della memoria 29 del blocco contagiri 5 viene inviato al circuito controllore 6 per mezzo una linea 32, e viene utilizzato dal controllore 6 nel modo che sarà chiarito in seguito.

Il circuito controllore 6, infine, è collegato in uscita al circuito codificatore 7 mediante due linee 34 e 35, e riceve dal codificatore 7 un segnale codificato (MATCH) che scorre lungo una linea 37.

In uso, l'albero 15 dell'encoder incrementale 2 è normalmente collegato mediante una trasmissione (non rappresentata) ad un elemento (asse), normalmente scorrevole lungo una guida di una macchina, e di cui si vuole conoscere la posizione mediante il conteggio dei giri percorsi dall'albero 15. In fase di calibrazione dell'encoder 1 l'asse viene mosso fino a portarlo ad una posizione iniziale di zero, a partire dalla quale devono essere conteggiati i giri dell'albero 15, ed in tale posizione la memoria 29 del blocco contagiri 5 viene azzerata mediante il tasto 30.

Procedendo nella rotazione dell'albero 15, il contagiri 5 conta gli impulsi provenienti dal blocco rivelatore 4 secondo il verso di rotazione dell'albero 15, tramite le linee 27 e 57, ed aggiorna il contenuto della memoria 29. In questo modo nella memoria 29 è sempre contenuto un valore indicante il numero dei giri relativi percorsi dall'albero 15 dall'origine, e tale informazione non viene mai perduta, anche quando la macchina a cui è collegato l'encoder 1 viene scollegata dall 'alimentazione.

Con il dispositivo della presente invenzione, l'informazione contenuta nella memoria 29 viene trasmessa, al momento di una successiva accensione della macchina, al circuito decodificatore 50 mediante le linee 20, 16 e 17, senza la necessità di effettuare alcuna procedura di azzeramento iniziale. All'accensione della macchina l'asse viene spostato finché il primo impulso di zero che scorre lungo alla linea 18 provvede a comandare il circuito controllore 6, ed ad avviare una riqualificazione automatica della posizione dell'asse.

Con particolare riferimento alla figura 4, quando, dopo l'accensione della macchina, che determina sulla linea 56 un segnale di attivazione per il circuito controllore 6, un impulso di zero (indicato col numero 60) sulla linea 18 raggiunge il circuito controllore 6, esso, tramite la linea 32, provvede a leggere il valore contenuto nella memoria 29, che indica il numero di giri percorsi dall'albero 15 dalla posizione iniziale di zero di calibrazione .

Il circuito controllore 6 invia tale valore al circuito codificatore 7 che genera successivamente un secondo impulso detto "zero fittizio" (indicato col numero 61), in modo che l'impulso di zero reale e l'impulso di zero fittizio sono spaziati tra di loro di un tempo T^, tale che nel tempo sulla linea 16 o 17 sono trasmessi impulsi in numero (n) pari al numero (n) contenuto dalla memoria 29, che nell'esempio illustrato in figura 4 è pari ad uno. In questo modo l'informazione contenuta nella memoria 29 viene trasmessa al circuito decodificatore 50 utilizzando i normali impulsi delle linee 16 e 17, senza l'aggiunta di alcuna linea dati supplementare.

In particolare il circuito controllore 6 opera come illustrato nello schema a blocchi della figura 5. In tale schema inizialmente si perviene ad un blocco 100 che verifica se è stata attivata l'alimentazione elettrica per tutto l'encoder 1. In caso negativo il circuito controllore 6 rimane in un ciclo di attesa, mentre in caso positivo ciò viene rilevato con un segnale sulla linea 56.

Dal blocco 100 si passa perciò ad un blocco 110 di attesa che riconosce ed attende un impulso di zero sulla linea 18. Quando il primo impulso di zero raggiunge il circuito 6, dal blocco 110 si passa ad un blocco 115 che comanda la lettura del contenuto (n) della memoria 29, e che invia tale valore al circuito codificatore 7, tramite la linea 34. Dal blocco 115 si passa ad un blocco 120 che comanda il rilevamento degli impulsi sulla linea 16 o 17 e li invia al circuito 7 tramite la linea 35. Quando l'(n)-esimo impulso della linea 35 viene riconosciuto dal circuito 7 in numero corrispondente a quello memorizzato nella memoria 29 e fornito tramite la linea 34 al circuito 7, lo stesso emette un segnale di corrispondenza (MATCH) sulla linea 37, che è perciò ricevuto dal blocco 6. Tale segnale (MATCH) viene perciò rilevato dal blocco 130, per cui si passa immediatamente ad un blocco 131 che comanda l'emissione di un segnale di fine trasmissione (lo "zero fittizio") che viene poi inviato sulla linea 20 dal circuito controllore 6, ed inoltre comanda la disabilitazione del circuito 6 stesso.

In questo modo tra l’impulso di zero e 1'impulso di "zero fittizio" sulla linea 16 o 17 sono stati effettivamente trasmessi un numero di impulsi pari a (n).

Il circuito decodificatore 50 permette l'esatta interpretazione dell'impulso di zero reale e dell'impulso di zero fittizio. In particolare tale circuito 50 conta sulla linea 16 o 17 gli n impulsi che vengono trasmessi tra l'impulso di zero reale e quello fittizio; inoltre ricostruisce il numero totale di impulsi che indicano la esatta misura rispetto alla posizione di zero di riferimento secondo la legge:

N. ,= n *N n (1)

tot

dove N rappresenta il numero di impulsi che vengono trasmessi sulla linea 16 o 17 durante una rotazione completa del disco 13.

Con particolare riferimento alla figura 6, viene indicato lo schema a blocchi logici con il quale opera il circuito decodificatore 50. Inizialmente si perviene ad un blocco 150 che attende il segnale di avvenuta accensione dell'encoder 1. Quando tale segnale è riconosciuto dal blocco 150 si passa ad un blocco 160 che attende sulla linea 18 il segnale di zero; quando il segnale di zero è riconosciuto da tale blocco 160 si passa ad un blocco 170, il quale comanda un contatore 51 che conta sulla linea 16 o 17 gli impulsi prodotti dall'encoder incrementale 2. Dal blocco 170 si passa ad un blocco 180, il quale rileva se sulla linea 18 arriva un impulso di zero successivo all'impulso di zero rivelato dal blocco 160; quando tale impulso di zero viene rilevato dal blocco 180, si passa ad un blocco 185, che provvede a bloccare il conteggio degli impulsi della linea 16 o 17 (il numero conteggiato è indicato con (n)), ed inoltre provvede a ricostruire il numero totale di impulsi che si sarebbero contati dalla posizione di riferimento meccanico alla posizione in cui viene ricevuto l'impulso di zero "fittizio", in base alla citata legge:

4 Nt,ot. = n * N n (1).

Infine, dal blocco 185 si passa ad un blocco 190 che, a partire da tale valore t provvede a abilitare il funzionamento dell'encoder 1 come un normale encoder incrementale, in cui i segnali forniti dall'encoder incrementale 2 sulle linee 16, 17 e 18 pervengono al circuito decodificatore 50, che opera perciò in modo convenzionale per i circuiti a valle di tipo convenzionale a cui è collegabile.

L'encoder assoluto 1 è inoltre provvisto di mezzi per rilevare eventuali condizioni di malfunzionamento che possono invalidare i risultati della misura di posizione effettuata dall'encoder stesso .

In particolare, il blocco rivelatore 4 comprende un circuito che è in grado di individuare eventuali condizioni di errore (ad esempio mancanza di uno dei due segnali di ingresso, transizioni illegali, ecc.) ed è in grado di inviare un segnale di errore lungo la linea 12 per il circuito controllore 6, che emette sulla linea 20 un particolare segnale riconoscibile dal circuito decodificatore 50, che segnala tale situazione all'operatore .

Il circuito alimentatore 10 comprende inoltre un circuito rivelatore che controlla la carica della batteria 11. Qualora tale carica scenda al di sotto di un valore di soglia prefissato, il circuito 10 attiverà sulla linea 28 un segnale di errore per il circuito controllore 6, che emette sulla linea 20 un particolare segnale , riconoscibile dal circuito decodificatore 50, che segnala tale situazione all'operatore.

In figura 2 è illustrata una variante allo schema illustrato in figura 1, in cui alcune parti dell'encoder 1 conservano disposizione e funzione uguale a quelle illustrate in figura 1, e sono pertanto indicate con lo stesso numero.

Risulta modificato, rispetto a quanto illustrato in figura 1, il collegamento tra il circuito controllore 6 ed il circuito codificatore 7, ed il collegamento della linea per la trasmissione degli impulsi di zero, nonché il funzionamento dei circuiti 6 e 7.

In particolare l'uscita del circuito 6 è collegata con l'ingresso del circuito codificatore 7 mediante una linea 40, e un'uscita del circuito 7 è collegata con un ingresso del circuito controllore 6 mediante una linea 41. Impulsi di conteggio per il circuito decodificatore 50 vengono trasmessi dal circuito codificatore 7 su una linea 43 mentre l'impulso di zero "fittizio” viene trasmesso con la linea 20 che fuoriesce dal circuito controllore 6, collegata alla linea 18. Le linee 16 e 17, inoltre, non.sono più collegate al circuito controllore 6.

Secondo tale prima variante della presente invenzione, l'informazione contenuta nella memoria 29 viene trasmessa, al momento di una successiva accensione della macchina, al circuito decodificatore 50 mediante le linee 43, 16, 17 senza la necessità di effettuare alcuna procedura di azzeramento iniziale. All'accensione della macchina l'asse viene spostato finché il primo impulso di zero che scorre lungo alla linea 18 provvede a comandare il circuito controllore 6, ed ad avviare una riqualificazione automatica della posizione dell 'asse.

Quando, dopo l'accensione della macchina, un impulso di zero raggiunge il circuito controllore 6, esso provvede a leggere il valore contenuto nella memoria 29, che indica il numero di giri percorsi dall'albero 15 dalla posizione iniziale di zero.

Il circuito controllore 6 invia mediante la linea 40 tale conteggio della memoria 29 al circuito codificatore 7 che genera successivamente dopo l'impulso di zero una sequenza di impulsi in numero pari al numero contenuto nella memoria 29, oppure codificata in modo tale da esprimere il numero contenuto in tale memoria 29. In questo modo l'informazione contenuta nella memoria 29 viene trasmessa dalla linea 43 al circuito decodificatore 50, utilizzando la stessa linea 18 della trcismissione dello impulso dello zero senza l'aggiunta di alcuna linea dati supplementare.

In particolare il circuito controllore 6 opera come illustrato nello schema a blocchi della figura 7. In tale schema inizialmente si perviene ad un blocco 200 che verifica se è stata attivata l'alimentazione elettrica per tutto l'encoder 1. In caso negativo il circuito 6 rimane in un ciclo di attesa, mentre in caso positivo ciò viene rilevato con un segnale sulla linea 56. Dal blocco 200 si passa perciò ad un blocco 210 di attesa che riconosce ed attende un impulso di zero sulla linea 18. Quando il primo impulso di zero raggiunge il circuito 6, dal blocco 210 si passa ad un blocco 215 che comanda la lettura del contenuto (n) della memoria 29, e che invia tale valore al circuito codificatore 7, tramite la linea 40. Il circuito 7 provvede perciò ad inviare sulla linea 18 tramite la linea 43 un numero di impulsi pari al numero (n) letto nella memoria 29, ed al termine emette un segnale sulla linea 41 per il circuito 6, che lo rileva tramite il blocco 219. Da quest'ultimo si perviene perciò ad un blocco 220 che comanda l'emissione di un segnale di fine trasmissione {lo "zero fittizio") che viene poi inviato sulla linea 20 dal circuito controllore 6, ed inoltre provvede a disabilitare il circuito 6 stesso.

Il circuito decodificatore 50 permette l'esatta interpretazione dell'impulso di zero reale e dell'impulso di zero fittizio. In particolare tale circuito 50 conta n impulsi provenienti dalla linea 43 che vengono trasmessi dopo l'impulso di zero reale, e ricostruisce il numero totale di impulsi che indicano la esatta misura rispetto alla posizione di zero di riferimento secondo la legge:

N. . = n * N n (2)

tot 1

dove N rappresenta il numero di impulsi che vengono trasmessi sulla linea 16 o 17 durante una rotazione completa del disco 13, e n^ è il numero di impulsi che viene trasmesso sulle linee 16 e 17 nell'intervallo di tempo nel quale vengono trasmessi gli n impulsi sulla linea 43.

Con particolare riferimento alla figura 8, viene indicato lo schema a blocchi logici con il quale opera il circuito decodificatore 50. Inizialmente si perviene ad un blocco 250 che attende il segnale di avvenuta accensione dell'encoder 1. Quando tale segnale è riconosciuto, dal blocco 250 si passa ad un blocco 260 che attende sulla linea 18 il segnale di zero; quando il segnale di zero è riconosciuto da tale blocco 260 si passa ad un blocco 270, il quale comanda l'avvio di ss ' contatore 51 che conta sulla linea 18 gli (n) impulsi trasmessi dal circuito 7, ed inoltre, conta tramite un contatore 52 gli (ni) impulsi che vengono trasmessi sulla linea 16 o 17 durante la trasmissione dei citati (n) impulsi successivi all'impulso di zero. Dal blocco 270 si passa ad un blocco 280 il quale rileva se sulla linea 18 è inviato l'impulso di zero "fittizio" fornito dal circuito 6 tramite la linea 20. Nel caso positivo, dal blocco 280 si passa ad un blocco 285 che provvede a bloccare il conteggio dei contatori 51 e 52, ed inoltre il blocco 285 provvede a ricostruire il numero totale di impulsi che si sarebbero contati dalla posizione di riferimento meccanico alla posizione in cui viene ricevuto l'impulso di zero "fittizio" in base alla citata legge:

Nt.ot. = n * N ni ('2) '.

Infine, dal blocco 285 si passa ad un blocco 286 che, a partire da tale valore N^. ^ provvede ad abilitare il funzionamento dell'encoder 1 come un normale encoder incrementale, in cui i segnali forniti dall'encoder incrementale 2 sulle linee 16, 17 e 18 pervengono al circuito decodificatore 50 che opera perciò in modo convenzionale per i circuiti a valle di tipo convenzionale a cui è collegabile.

In figura 3 è illustrata una seconda variante allo schema illustrato in figura 1, in cui alcune parti dell'encoder 1 conservano disposizione e funzione uguale a quelle illustrate in figura 1, e sono pertanto indicate con lo stesso numero.

Risulta modificato, rispetto a quanto illustrato in figura 1, il collegamento tra il circuito codificatore 7 ed il circuito decodificatore 50, nonché il funzionamento del circuito codificatore 7, e del circuito controllore 6; inoltre lungo la linea 16 e 17 dell'encoder incrementale 2 è disposto un blocco interruttore elettronico 90, comandato da un segnale 91 in uscita dal circuito controllore 6.

In particolare, dalle linee 16, 17 e 18 dell'encoder incrementale 2, a monte del blocco 90, confluiscono delle derivazioni 16',17'e 18' nel circuito controllore 6, e due linee 45 e 46 fuoriescono dal circuito codificatore 7, e sono collegate rispettivamente con le linee 16 e 17 a valle del blocco 90.

In tale seconda variante della presente invenzione, l'informazione contenuta nella memoria 29 viene trasmessa, al momento di una successiva accensione della macchina, al circuito decodificatore 50 mediante le linee 16 e 17 senza la necessità di effettuare alcuna procedura di azzeramento iniziale. All'accensione della macchina l'asse viene spostato finché il primo impulso di zero che scorre lungo alla linea 18 provvede a comandare il circuito controllore 6, ed ad avviare una riqualificazione automatica della posizione dell 'asse.

Quando, dopo l'accensione della macchina, un impulso di zero raggiunge il circuito controllore 6, esso provvede a leggere il valore (n) contenuto nella memoria 29, che indica il numero di giri percorsi dall'albero 15 dalla posizione iniziale di zero, e ad interrompere col blocco 90 il collegamento delle linee 16 e 17 al circuito decodificatore 50.

Il circuito controllore 6 trasferisce tale valore numerico (n) al circuito codiiicatore 7 che provvede a moltiplicare il citato valore numerico (n) per il numero N di impulsi al giro forniti dall'encoder incrementale 2 ottenendo un valore numerico K. Il circuito codificatore 7 trasmette allora sulla linea 45 o 46 (collegate rispettivamente alle linee 16 e 17) un numero di impulsi totale = n*N = K K^, cioè pari a Κ aumentato dal numero di impulsi emessi dall'encoder incrementale 2 e che sono stati contati dal circuito controllore 6 durante la trasmissione dei K impulsi. Al termine di tale trasmissione di impulsi totali Nt.ot, il circuito codificatore 6 genera un segnale di fine trasmissione sulla linea 20 e ripristina col segnale 91 al blocco 90 il collegamento delle linee 16 e 17 al circuito decodificatore 50, così che terminata questa fase il circuito controllore 6 è disabilitato, e 1'encoder 2 funziona come un normale encoder incrementale, come già.descritto in figura 1.

In particolare il circuito controllore 6 opera come illustrato nello schema a blocchi della figura 9. In tale schema inizialmente si perviene ad un blocco 300 che verifica se è stata attivata l’alimentazione elettrica per tutto 1’encoder 1. In caso negativo il circuito 6 rimane in un ciclo di attesa , mentre in caso positivo ciò viene rilevato con un segnale sulla linea 56. Dal blocco 300 si passa perciò ad un blocco 310 di attesa che riconosce ed attende un impulso di zero sulla linea 18. Quando il primo impulso di zero raggiunge il circuito 6, dal blocco 310 si passa ad un blocco 311 che comanda col segnale 91 l'interruzione del blocco 90, e quindi un successivo blocco 315 comanda la lettura del contenuto (n) della memoria 29, e invia tale valore al circuito codificatore 7 tramite la linea 34. Il circuito 7 provvede ad inviare sulla linea 16 o 17, tramite le linee 45 e 46, un treno di impulsi pari in numero (k) al numero (n) letto nella memoria 29 moltiplicato per il numero N di impulsi emessi dall'encoder 2 in una rotazione’completa; tale treno di impulsi, inoltre, è convenientemente emesso con frequenza molto maggiore della frequenza degli impulsi generati dall'encoder incrementale 2 e trasmessi sulle linee 16 e 17. Dal blocco 315 si perviene ad un blocco 316 che durante l'emissione del citato treno di impulsi tramite il circuito 7, provvede ad inviare al circuito 7 stesso tramite la linea 35 il numero di impulsi (K^) che sono stati prodotti corrispondentemente dall'encoder 2 sulle linee 16 o 17.

Quando tutti gli impulsi K K1 sono stati tra.smessi dal circuito 7, lo stesso emette un segnale sulla linea 37, che è perciò ricevuto dal blocco 6. Tale segnale viene perciò rivelato dal blocco 317, per cui si passa ad un blocco 320 che comanda l'emissione di un segnale di fine trasmissione (lo zero "fittizio") che viene poi inviato sulla linea 20 dal circuito controllore, viene emesso un segnale 91 che abilita il blocco 90 per la trasmissione diretta dall'encoder incrementale 2 al circuito decodificatore 50, e viene disabilitato il circuito 6 stesso.

Con particolare riferimento alla figura 10, viene illustrato lo schema a blocchi logici con il quale opera il circuito decodificatore 50. Inizialmente si perviene ad un blocco 350 che attende il segnale di avvenuta accensione dell'encoder 1. Quando tale segnale è riconosciuto dal blocco 350 si passa ad un blocco 360 che attende sulla linea 18 il segnale di zero; quando il segnale di zero è riconosciuto da tale blocco si passa ad un blocco 370, il quale comanda l'avvio di un contatore 51 che conta sulla linea 16 o 17 gli (n*N K^)) impulsi successivi all'impulso di zero, e trasmessi ad elevata frequenza, tramite le linee 45 e 46. Dal blocco 370 si passa ad un blocco 380 il quale rileva se sulla linea 18 è inviato l'impulso di "zero fittizio" fornito dal circuito 6 tramite la linea 20. Nel caso positivo, dal blocco 380 si passa ad un blocco 400 che provvede a bloccare il conteggio del contatore 51 e, a partire dal valore N, . di conteggio di tale contatore provvede ad abilitare il funzionamento dell'encoder 1 come un normale encoder incrementale, in cui i segnali forniti dall'encoder incrementale 2 sulle linee 16, 17 e 18 pervengono al circuito decodificatore 50 che opera perciò in modo convenzionale per i circuiti a valle del tipo convenzionale a cui è collegabile.

Da quanto sopra esposto, risulta chiaro che i circuiti elettronici aggiunti all'encoder incrementale 2 comprendono in derivazione i blocchi elettronici 3, 4 e 5 di rilevamento permanente e a basso consumo, e comprendono i blocchi elettronici 6 e 7, che operano solamente nella fase di riposizionamento iniziale per trasmettere l'informazione della posizione, e poi il funzionamento dell'encoder assoluto 1 è uguale a quello di un normale encoder incrementale. Pertanto il collegamento tra 1'encoder assoluto 1 ed il circuito decodificatore 50 avviene lungo una linea che è uguale a quella utilizzata da un encoder di tipo incrementale. Ciò consente pertanto di realizzare un encoder di tipo assoluto, secondo la presente invenzione, che ha una complicazione di realizzazione ed un costo aggiuntivo relativamente ridotto rispetto ad un encoder incrementale, e può essere applicato in modo relativamente semplice anche a strutture di encoder incrementali già esistenti .

Risulta infine chiaro che modifiche e varianti possono essere apportate alla presente invenzione senza peraltro uscire dall'ambito protettivo della stessa.

Il circuito controllore 6 ed il circuito codificatore 7, ad esempio, potrebbero essere modificati rispetto a quanto descritto, e potrebbero essere conglobati in unico circuito, e così il circuito sensore 3 ed il circuito rivelatore 4 potrebbero essere uniti in unico circuito avente le stesse caratteristiche dei due circuiti separati.

Il circuito rivelatore 4, inoltre, potrebbe essere omesso.

Claims (1)

1. R I V E N D I C A Z I O N I 1.- Dispositivo trasduttore di posizione comprendente un codificatore "encoder" incrementale (2) provvisto di un disco codificato (13) collegato stabilmente ad un albero (15) rotante; il detto encoder incrementale (2) fornendo in uscita almeno tre segnali, un primo segnale costituito da una sequenza di impulsi pari ad un incremento angolare elementare del detto albero; un secondo segnale simile al detto primo segnale e sfasato rispetto al detto primo segnale, per trasmettere l'informazione relativa al senso di rotazione dell'albero (15); un terzo segnale costituito da una successione di impulsi di zero, ciascun impulso di zero essendo emesso per una rotazione di 360° del detto disco (13); ciascuno dei detti primo, secondo e terzo secinale essendo trasmesso su una rispettiva prima, seconda e terza linea, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi sensori (3) accoppiati al detto encoder incrementale per emettere un quarto segnale per ogni giro completo del detto disco (13) codificato; mezzi contatori (5) azzerabili per contare il detto quarto segnale emesso dai detti mezzi sensori (3) e memorizzare il numero di giri del detto disco (13) in una memoria permanente (29); primi mezzi elettronici (6) attivati da un primo di detti impulsi di zero generati dal detto encoder incrementale (2), i detti primi mezzi elettronici (6) cooperando con secondi mezzi elettronici (7) per trasmettere in modo codificato a mezzi ricevitori (50) dell'informazione di posizione del detto trasduttore (1) l'informazione relativa al numero di giri contenuto nella detta memoria (29). 2.- Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che i detti primi mezzi elettronici comprendono mezzi (100,110; 200,210; 300,310) di rilevamento di un primo impulso di zero geneirato dal detto encoder (2) incrementale dopo un'alimentazione elettrica generale del detto dispositivo . 3.- Dispositivo secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che i detti primi o secondi mezzi elettronici (6,7) comprendono mezzi (131; 220; 320) per generare un impulso codificato di zero fittizio al termine della detta trasmissione a detti mezzi ricevitori (50) di detta informazione relativa al numero contenuto nella detta memoria (29). 4.- Dispositivo secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che il detto impulso di zero fittizio viene trasmesso sulla stessa linea (20) sulla quale viene trasmesso il detto impulso di zero. 5.- Dispositivo secondo una delle rivendicazioni da 2 a 4, caratterizzato dal fatto che i detti primi o secondi mezzi (6,7) comprendono mezzi (131; 220; 320) per disabilitare il proprio funzionamento dopo l'emissione del detto impulso di zero fittizio. 6.- Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che i detti primi o secondi mezzi elettronici (6,7) comprendono mezzi (116,120,130,131) per trasmettere il detto impulso codificato di zero fittizio in modo tale che il detto impulso di zero e i detto impulso di zero fittizio sono spaziati tra di loro di un tempo TQ tale che durante il detto tempo sulla prima (16) o sulla seconda linea (17) sono trasmessi un numero di impulsi pari al numero contenuto nella detta memoria (29) dei detti mezzi contatori (5). 7.- Dispositivo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 5, caratterizzato dal fatto che i detti primi o secondi mezzi elettronici (6,7) comprendono mezzi (215,219) per emettere sulla detta terza linea (18), dopo l'impulso di zero una sequenza di impulsi codificata in modo tale da esprimere il numero contenuto nella detta memoria (29) . 8.- Dispositivo secondo una delle rivendicazioni da l a 5, caratterizzato dal fatto che i primi o secondi mezzi elettronici (6,7) comprendono mezzi (315,316,317) per moltiplicare il valore numerico contenuto nella detta memoria (29) per il numero di impulsi al giro (N) forniti dal detto encoder incrementale (2) ottenendo un secondo valore numerico (K); detti mezzi elettronici (7) generando un treno di impulsi pari in numero al detto secondo valore numerico (K) aumentato del numero di impulsi (K^) che vengono generati dal detto encoder incrementale (2) durante la trasmissione del detto treno di impulsi sulla detta prima o seconda linea; il detto treno di impulsi esEiendo trasmesso sulla prima (16) o sulla seconda (17) linea. 9.- Dispositivo secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che il detto treno di impulsi viene trasmesso con una velocità di trasmissione che è molto maggiore della velocità di trasmissione media degli impulsi lungo la detta prima (16) e seconda (17) linea. 10.- Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che i detti mezzi ricevitori (50) dell'informazione di posizione comprendono mezzi (150,160;250,260;350,360) di rilevamento di un primo impulso di zero generato dal detto encoder (2) incrementale dopo un'alimentazione, mezzi di conteggio ed elaborazione (170,180,185;270,280,285;370,380) di detta informazione relativa al numero di giri contenuto nella detta memoria (29) e trasmessa dai detti primi o secondi (6,7) mezzi elettronici; mezzi di rilevamento (180;280;380) di detto impulso di zero fittizio e mezzi (190;286;400) di comando di prosecuzione di ricevimento di informazione da dette prima e seconda e terza (16,17,18) linea dal detto encoder (2) incrementale. 11.- Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che i detti mezzi sensori comprendono un sensore ad effetto hall. 12.- Dispositivo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 10, caratterizzato dal fatto che i detti mezzi sensori comprendono un interruttore magnetico (REED). 13.- Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che un circuito rivelatore (4) è interposto tra i detti mezzi sensore (3) ed i detti mezzi contatori (5); il detto circuito rivelatore (4) amplificando e squadrando il segnale proveniente dai detti mezzi sensori (3). 14.- Dispositivo secondo la rivendicazione 13, caratterizzato dal fatto di comprendere un circuito atto a individuare eventuali condizioni di errore dei segnali forniti da detti mezzi sensori (3) al detto circuito rivelatore (4); il detto circuito (4) essendo atto ad inviare un segnale di errore ai detti primi mezzi elettronici (5), per segnalare una condizione di errore. 15.- Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il detto encoder assoluto (1) è alimentato da un circuito supervisore-alimentatore (10) atto ad essere collegato ad una rete di alimentazione esterna (55), ed è provvisto di una batteria tampone (11) per assicurare l'alimentazione di parti dell'encoder assoluto anche in mancanza di tensione di alimentazione esterna. 16.- Dispositivo secondo la rivendicazione 15, caratterizzato dal fatto che il detto circuito supervisore-alimentatore (10) controlla la tensione di carica della detta batteria (11), emettendo un segnale di errore qualora la carica della detta batteria (11) scenda al di sotto di un valore di soglia prefissato. 17.- Dispositivo trasduttore di posizione sostanzialmente come descritto con riferimento ad uno qualsiasi dei disegni allegati.