Misurazione precisa: encoder incrementali

Gli encoder incrementali FAULHABER misurano la rotazione dell'albero e consentono sia la misurazione accurata della velocità, sia un posizionamento ultra preciso dell'azionamento. La maggior parte dei motori brushless CC di FAULHABER sono provvisti di sensori analogici ad effetto Hall completamente integrati in grado di sostituire la funzione di un encoder incrementale. Per gli altri motori nonché per le applicazioni che richiedono un maggiore livello di precisione sono disponibili encoder incrementali adatti. Hanno un design estremamente compatto e rendono la soluzione di azionamento esistente solo minimamente più lunga.

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Gli encoder rilevano il movimento di rotazione di un albero. La rotazione è divisa in impulsi più o meno grandi, a seconda della risoluzione. Un encoder incrementale non rileva la posizione assoluta di un albero motore bensì la posizione relativa rispetto a una posizione di riferimento. Dunque, conta quanti impulsi separano la posizione corrente rispetto a quella di riferimento. I dati di posizione possono essere dedotti da questo valore. FAULHABER fornisce encoder incrementali con principio di misurazione ottico e magnetico.

Come funziona un encoder incrementale magnetico?

Il dispositivo utilizza sensori per rilevare le variazioni nel campo magnetico. Un magnete del sensore sull'albero motore fornisce il campo magnetico che si muove con la rotazione del motore. I sensori, posizionati sul circuito stampato dell'encoder, rilevano questo movimento di rotazione.

Oltre all'elettronica, un encoder incrementale ottico è formato da tre componenti chiave: la sorgente luminosa, un disco di codifica e un fotosensore. Il fascio di luce concentrato della sorgente luminosa viene indirizzato verso il disco di codifica, che ruota insieme all'albero motore. Il disco è diviso in campi dalle diverse proprietà ottiche.

Negli encoder riflettenti, vi è un alternanza di campi riflettenti e campi neri. La luce viene riflessa dai campi riflettenti; la sorgente luminosa e il fotosensore si trovano sullo stesso lato del disco di codifica. La sorgente luminosa, il fotosensore e l'elettronica possono essere alloggiati sullo stesso circuito stampato o persino sullo stesso chip, consentendo un design particolarmente compatto. Negli encoder incrementali trasmissivi, invece, il disco è diviso in fessure attraversate dal fascio di luce. Qui luce e sensore sono separati.

In entrambi i casi, il fotosensore rileva gli impulsi luminosi dal disco di codifica. L'analisi della sequenza di impulsi fornisce informazioni sulla velocità e la posizione relativa. Gli encoder ottici sono caratterizzati da un'elevatissima precisione di posizionamento e di ripetibilità nonché da un'altissima qualità del segnale. Inoltre, sono insensibili alle interferenze magnetiche.

FAULHABER fornisce encoder incrementali con principio di misurazione ottico o magnetico. Nei dispositivi ottici, un fascio di luce viene diviso in impulsi da un disco di codifica. Questi vengono rilevati da un fotosensore e fungono da riferimento per il segnale dell'encoder. Gli encoder incrementali ottici di FAULHABER si basano principalmente sul processo riflessivo in quanto questo consente soluzioni particolarmente compatte.

Gli encoder incrementali magnetici utilizzano sensori per rilevare le variazioni del campo magnetico derivanti dalla rotazione del motore.

Aumento della risoluzione grazie all'elettronica

Speciali componenti elettronici elaborano gli impulsi dei sensori ottici o magnetici e generano i segnali di uscita standardizzati degli encoder. Possono inoltre interpolare i segnali dei sensori. Pertanto, a partire da un singolo impulso misurato fisicamente è possibile generare impulsi multipli. Ciò consente di incrementare più volte la risoluzione fisica dell'encoder incrementale.

Gli encoder possono essere dotati di due o tre canali. I dispositivi a tre canali determinano un indice su ciascun giro. Negli encoder ottici, proviene da un campo progettato in modo diverso sul disco di codifica, mentre negli encoder magnetici deriva da un piccolo magnete aggiuntivo o da una variazione del magnete esistente in un punto definito. Poiché un encoder incrementale non rileva posizioni assolute ma solo posizioni relative, per il posizionamento è necessario un sensore esterno di riferimento. Pertanto, un sensore esterno provvede alla rilevazione una tantum della posizione assoluta (punto zero).

Eliminazione delle interferenze grazie al driver di linea

La maggioranza degli encoder incrementali FAULHABER sono dotati in via opzionale di un driver di linea per eliminare le interferenze elettromagnetiche durante la trasmissione del segnale. Tali interferenze possono verificarsi, soprattutto, se i segnali dell'encoder sono trasmessi su distanze superiori a 0,5 metri di lunghezza. Il driver di linea genera un segnale differenziale aggiuntivo per tutti i canali. I segnali sono ricombinati nel controllo con un modulo ricevitore.

Quale variante è più indicata dipende dalle condizioni operative e dai requisiti di precisione.

Siccome gli encoder incrementali magnetici non richiedono segnali ottici, risultano meno sensibili alla polvere. Inoltre, sono più semplici da un punto di vista meccanico e più robusti degli encoder ottici. La maggior parte degli encoder incrementali FAULHABER presentano un design modulare e consentono un adattamento della risoluzione specifico per l'applicazione. La precisione e la qualità del segnale degli encoder incrementali magnetici sono sufficienti per la maggior parte delle applicazioni.

Gli encoder incrementali ottici sono insensibili alle interferenze magnetiche. Inoltre, l'uso del disco di codifica consente di ottenere una risoluzione fisica maggiore rispetto a quella raggiungibile con un magnete del sensore. Ciò rappresenta il presupposto per un'elevata precisione di posizionamento e ripetibilità nonché per un'altissima qualità del segnale. In questo modo FAULHABER offre, ad esempio, un encoder incrementale ottico il cui disco di codifica divide un giro in 625 periodi di segnale. L'interpolazione permette di ottenere un numero di impulsi pari a 10.000 con 40.000 fronti singoli. Ciò corrisponde a una risoluzione angolare di 0,009 gradi.

Gli encoder incrementali sono sempre parte integrante di una soluzione di azionamento e devono essere adatti al motore. Tutti gli encoder incrementali FAULHABER sono stati sviluppati per l'abbinamento a determinate famiglie di motori. Così, per quasi tutti i motori della linea di prodotti FAULHABER vi è almeno un encoder incrementale adatto.

Grazie al nostro Drive Calculator, è possibile individuare rapidamente la soluzione di azionamento più adatta ai propri requisiti. Si può anche aggiungere un encoder. Scopri quali sono gli aspetti importanti da considerare nella scelta di un encoder nel nostro webinar «Encoder Selection» (Selezione dell'encoder – L'encoder giusto per il vostro sistema di azionamento).

Il nostro team di vendita sarà lieto di fornirvi una consulenza personalizzata.