Un encoder ad albero, noto anche come encoder rotativo, è un dispositivo che riporta l’angolo di rotazione del suo albero. È generalmente collegato a un albero motore o altro dispositivo di rotazione e viene utilizzato per tracciare la sua posizione corrente. Gli encoder ad albero sono spesso utilizzati in applicazioni robotiche, mouse per computer e controlli industriali. Sono anche frequentemente utilizzati nei cambi di macchine utensili, negli obiettivi delle fotocamere e nei telescopi.
Un encoder ad albero assoluto può determinare la posizione corrente del suo albero dell’encoder dal momento in cui viene acceso. A differenza di un encoder incrementale, tiene traccia della posizione assoluta dell’albero anziché della posizione relativa a dove è iniziata. Un encoder rotativo assoluto può utilizzare sensori meccanici, magnetici o ottici con un disco rotante per determinare la posizione dell’albero. Gli encoder meccanici utilizzano contatti striscianti e un disco con motivi metallici progettati per codificare la posizione dell’albero. Gli encoder magnetici rilevano la posizione delle strisce magnetizzate su un disco mentre i dispositivi a disco ottico leggono le aree chiare e scure appositamente codificate.
I dati di posizione di un encoder ad albero assoluto vengono emessi in forma digitale o analogica, a seconda della struttura del dispositivo. I dati digitali sono spesso rappresentati in binario, codice gray o codice binario decimale. Il codice Gray è una forma modificata di codifica binaria in cui i codici modello adiacenti differiscono di un solo bit, riducendo gli errori nei dati di posizione. I dati digitali possono essere generalmente emessi in parallelo o in un formato seriale come lo standard raccomandato asincrono (RS) 422. Sono spesso supportati anche standard come Serial Synchronous Interface (SSI) e Controller Area Network (CAN).
Gli encoder rotativi incrementali, noti anche come encoder in quadratura, misurano il movimento relativo dell’albero. Questo tipo di codificatore ad albero utilizza solo due sensori ottici o meccanici per rilevare la rotazione dell’albero da un angolo all’altro. Per tenere traccia della posizione corrente, è possibile utilizzare circuiti esterni per contare i movimenti dell’albero da un punto di riferimento. Negli encoder meccanici, le camme sull’albero entrano in contatto con i sensori meccanici per indicare la posizione. Gli encoder ottici possono determinare il movimento leggendo due tracce codificate in chiaro e scuro con fotodiodi.
Sebbene la maggior parte degli encoder incrementali emetta dati di posizione con onde quadre sfasate di 90 gradi, alcuni possono invece produrre onde sinusoidali. Gli encoder incrementali lineari misurano la distanza in linea retta anziché in rotazione. Sono spesso utilizzati nelle macchine utensili. Alcuni encoder incrementali includono la memoria con un backup della batteria per registrare le informazioni di conteggio. Questo tipo di codificatore ad albero in combinazione con un punto di riferimento può essere utilizzato per tracciare la posizione assoluta, anche all’accensione.
Un encoder ottico ad albero rotante può solitamente girare ad alta velocità. Alcune unità possono ruotare fino a 30,000 giri al minuto (RPM). Al contrario, la maggior parte degli encoder meccanici ha una velocità molto più limitata.