ITVI950116A1 - Sistema di realizzazione di encoder assoluti con codifica della infor mazione di tipo incrementale - Google Patents

Abstract

Trattasi di un sistema per realizzare ENCODER assoluti monogiro o multigiro che consente di evitare l'impiego di complesse e costose interfacce, quali sono quelle standard oggi impiegate, e ciò perchè rende possibile l'utilizzo di schede di controllo aventi la stessa interfaccia prevista per l'uso con gli ENCODER di tipo incrementale. Ciò consente di salvaguardare gli investimenti fatti nell'hardware, differenziando l'uso dell'ENCODER come assoluto, ovvero come incrementale, con semplici variazioni al software, configurabili nel modo SET-UP.

Description

D E S C R I Z I O N E

Secondo il sistema ideato si vengono a realizzare degli ENCODER di tipo assoluto, monogiro o multigiro, i quali utilizzano tutte le tecnologie hardware e software nate per gli ENCODER incrementali ottenendo, all'accensione, un settaggio assoluto della posizione dell'ENCODER all'interno di un giro e proseguendo, do po il settaggio iniziale, con una codifica dell'infor mazione di tipo incrementale.-La caratteristica principale del sistema ideato risiede nel fatto che esso consente di realizzare ENCO-DER di tipo assoluto impiegando schede di controllo che hanno la stessa interfaccia circuitale prevista per l'uso con gli ENCODER incrementali, evitando in tal modo la complessità e il costo elevato degli standard di controllo attualmente impiegati per gli ENCO-DER assoluti.-Un'ulteriore caratteristica del sistema in oggetto risiede nel fatto che l'informazione sulla posizione dell'organo controllato durante la fase operativa viene trasmessa con codifica di tipo incrementale, risultando così la più sicura e la più veloce in quanto ha le stesse caratteristiche della trasmissione parallela, senza averne la complessità.-Nella tavola di disegno unita, la fig.l mostra schematicamente gli elementi fondamentali componenti l'ENCODER; la fig.2 rappresenta il disco dell'ENCODER con il doppio codice assoluto e incrementale fra loro concentrici; la fig.3 mostra la codifica dei segnali delle tre fasi A, B e Z dell'ENCODER durante la fase di inizializzazione a macchina ferma e nella successiva fase operativa.-NEL DETTAGLIO E' noto che gli ENCODER incrementali sono caratterizzati dal fatto di emettere dei segnali periodici il cui conteggio risulta proporzionale alla rotazione (o allo spostamento) dell'organo controllato .-Il maggior inconveniente degli ENCODER di tipo incrementale risiede nel fatto di non mantenere l'informazione allo spegnimento, per cui, alla loro accensione, il conteggio inizia sempre da zero, indipendentemente dalla posizione iniziale dell'organo controllato.- Qualora sia indispensabile (come succede in alcune applicazioni industriali) conoscere subito, all'atto dell'accensione, la posizione esatta di un certo meccanismo sottoposto a controllo, occorre impiegare ENCODER di tipo assoluto che risultano più complicati e voluminosi nella struttura e richiedono anche di essere interfacciati a schede elettroniche di controllo più complesse e di costo elevato.

I principali componenti di un ENCODER ottico assoluto sono illustrati in fig.l.- Sull'albero 1.del trasduttore, sostenuto dalla base ,2 (statore), è calettato il disco 3 (rotore) codificato con più piste in modo da generare, attraverso l'accoppiamento sorgente luminosa (LED) 4 - fototransistori 5, un codice a più BIT inviabile con trasmissione parallela alle schede elettroniche di controllo interfacciate all'ENCODER stesso.-Gli standard di interfacciamento presenti oggi sul mercato hanno un costo elevato in quanto prevedono generalmente la presenza di un microprocessore a bordo dell 'ENCODER o, comunque, necessitano di hardware specializzato sul controllore.-Con il sistema ideato si vuol rendere più semplice e poco costoso l'uso di ENCODER assoluti monogiro o multigiro, e ciò attraverso l'utilizzo di schede di controllo aventi la stessa interfaccia circuitale prevista per l'uso con gli ENCODER incrementali.

In tal modo, risultano salvaguardati gli investimenti fatti nel progetto dell'hardware iniziale, a costo relativamente contenuto, differenziando l'uso dell'ENCO-DER come assoluto, ovvero come incrementale, mediante semplici variazioni al software, configurabili nel modo SET-UP.

Il concetto essenziale che sta alla base della presente invenzione è quello di operare il settaggio del contatore abbinato all'ENCODER, allo stesso valore del codice assoluto attivo nel momento dell'accensione, mediante una sequenza di impulsi di movimento "simulato" generati a macchina ferma, prima del consenso ad iniziare la fase operativa.-Per attuare i concetti inventivi sopra riassunti è necessario disporre di un disco ottico 3 (fig.2) ad elevata risoluzione, con impressa una codifica sia di tipo assoluto che incrementale (ad esempio concentriche), oppure disporre di una coppia di dischi coassiali distinti, portanti ciascuno il diverso tipo di codifica richiesto.-Nell'esempio di fig.2 il codice assoluto è rappresentato, per semplicità, a soli quattro BIT. Il codice incrementale, concentrico al primo, ha le due fasi A e B spostate fra loro di 90° elettrici (pari a 1/4 di periodo) e ciascuna fase genera, all'interno dell'angolo corrispondente ad un settore del codice assoluto, un periodo completo del codice incrementale. Pertanto, all'accensione ON (v. fig.3), e durante tutta la fase di inizializzazione Fi, allorché il controllore interfacciato all'ENCODER "legge" il codice assoluto relativo alla posizione iniziale dell'asse controllato, la risoluzione con cui avviene tale "lettura" è quattro volte quella relativa al codice assoluto impresso sul disco.-La risoluzione con cui l'ENCODER fornisce poi la posizione durante il movimento (fase operativa Fo) è pari a quella del codice incrementale.-Con riferimento alla fig.3, la sequenza delle operazioni susseguenti la manovra iniziale di accensione ON dell'apparecchiatura, si può così riassumere:

- durante tutto l'intervallo di tempo Ta, a partire dall'accensione ON, tutti i segnali sono forzati a zero, per consentire alla scheda di controllo collegata all'ENCODER di inizializzarsi (tipicamente Ta-0 ,5 sec.);

- trascorso il tempo Ta, il controllore attiva un EN-CODER "simulato" che, sul fronte di commutazione da 0 a 1_ del suo segnale Z(s), provoca l'azzeramento del conteggio, sia nella scheda di controllo che nel contatore C dell'ENCODER "reale";

- dopo un tempo Tr necessario e sufficiente a consentire con sicurezza l'operazione di azzeramento dei contatori (ad esempio Tr=0 ,1 sec.), l'ENCODER simulato genera sulle uscite A(s) e B(s) una sequenza di impulsi di movimento simulato, finché il suo contatore interno non raggiunge lo stesso valore del codice assoluto attivo fino a quel momento (posizione 12 in fig.3);

- nel momento in cui ciò avviene, l'uscita Z(s) dello ENCODER simulato viene riportata a zero, indicando così alla scheda del controllore che la fase di inizializzazione Fi è conclusa e può iniziare la fase operativa Fo, conseguente al movimento reale dell'organo controllato (ON-OF);

- d'ora in poi il conteggio incrementale dovuto agli impulsi emessi dalle fasi A e B dell'ENCODER corrisponde perfettamente alla posizione assoluta del disco dell 'ENCODER stesso.-Con questo sistema risulta semplice realizzare anche un conteggio assoluto multigiro, a patto che la rotazione dell'ENCODER in assenza di alimentazione non sia superiore a mezzo giro, nè in senso orario, nè in senso antiorario. Infatti, il controllore, conoscendo il numero degli impulsi/giro dell'ENCODER e memorizzando allo spegnimento il valore del conteggio, può facilmente determinare, in base ad un apposito algoritmo, se il valore del codice assoluto trasmessogli all'accensione va sommato o sottratto al valore memorizzato.-Da quanto sopra descritto ed illustrato, risultano evidenti la novità e l'originalità del sistema di realizzazione di ENCODER assoluti ideato, specie per quanto concerne la caratteristica di consentire l'impiego delle schede di controllo con la stessa interfaccia prevista per gli ENCODER di tipo incrementale, e ciò con innegabile vantaggio, sia in termini di costi che di semplicità di impiego del conteggio incrementale bidirezionale, in quanto intrinsecamente sicuro ed autocorrettivo in caso di disturbi non simultanei sui due canali.-In fase di attuazione, il sistema ideato potrà richiedere alcune modifiche o varianti esecutive, sempre restando, tuttavia, nell'ambito dei concetti inventivi sopra esposti. Ogni variante esecutiva rientrerà, pertanto nel campo di tutela della presente invenzione .

Claims (1)

1. R I V E N D I C A Z I O N I 1) .-"SISTEMA DI REALIZZAZIONE DI ENCODER ASSOLUTI CON CODIFICA DELL'INFORMAZIONE DI TIPO INCREMENTA-LE" caratterizzato dal fatto che esso consente di realizzare ENCODER assoluti monogiro o multigiro i quali impiegano schede di controllo aventi la stessa interfaccia circuitale prevista per l'uso con gli ENCODER di tipo incrementale, con il risultato di salvaguardare gli investimenti fatti nel l 'hardware iniziale, a costo relativamente contenuto, differenziando l'uso dell'ENCODER come assolute, ovvero come incrementale, mediante semplici variazioni al software, configurabili nel modo SET-UP .-2) .-"SISTEMA. DI REALIZZAZIONE DI ENCODER. . come alla Riv.l), caratterizzato dal fatto che esse prevede l'impiego di un disco ottico ad elevata risoluzione, con impressa una codifica sia di tipo assoluto che incrementale (ad esempio concentriche), oppure di una coppia di dischi coassiali distinti portanti ciascuno il diverso tipo di codifica richiesto; il codice assoluto essendo impiegato nella fase di inizializzazione per fornire la posizione di settaggio del contatore, mentre il codice incrementale fornisce la codifica del l'informazione nella fase operativa successiva.-3).-"SISTEMA DI REALIZZAZIONE DI ENCODER. . . ", come alle Riv.l) e 2), caratterizzato dal fatto che esso si fonda sul concetto di operare il settaggio del contatore abbinato all'ENCODER, allo stesso valore del codice assoluto attivo al momento dell'accensione, mediante una sequenza di impulsi di movimento simulato, emessi da un ENCODER incrementale "simulato" dal controllore che sovraintende alle varie operazioni, e ciò a macchina ferma, prima del consenso ad iniziare la fase operativa.