Interfaccia per encoder incrementale
Gli encoder incrementali garantiscono un feedback costante sulla velocità e sulla distanza, assicurando al tempo stesso semplicità del sistema ed economicità. Sono disponibili in una vasta gamma di opzioni e includono un’interfaccia di programmazione per una massima versatilità. Nonostante il loro compatto diametro di 36 mm, gli encoder incrementali POSITAL offrono una risoluzione fino a 16.384 impulsi. Con grado di protezione IP69K e resistenza agli urti fino a 300 g, i modelli con custodia in acciaio inox offrono protezione superiore contro polvere, umidità e olio.
Gli encoder rotativi incrementali generano un segnale ogni volta che l’albero ruota di un determinato angolo. Il numero di impulsi per giro definisce la risoluzione del dispositivo. Non fornendo una posizione assoluta, l’encoder incrementale ha una struttura interna più semplice e conveniente. Oltre al tracciamento della posizione, viene spesso utilizzato anche per misurare la velocità. La posizione rispetto al punto iniziale può essere determinata contando gli impulsi; la velocità si ottiene dividendo il numero di impulsi per l’intervallo di tempo misurato.
Principio di base: encoder incrementale
Gli encoder rotativi incrementali forniscono un segnale di uscita seriale su una singola linea di trasmissione. Ogni sensore deve essere collegato a un controllore.
Un encoder incrementale ha almeno un segnale di uscita “A” e, solitamente, due segnali “A” e “B”, sfalsati di 90° per rilevare la direzione di rotazione. Girando in senso orario, il segnale “A” precede “B” di 90°; in senso antiorario, “B” precede “A”.
Alcuni encoder emettono anche un segnale “Z”, che si attiva una volta per rotazione in una posizione fissa, solitamente per 90°. È utilizzato come punto di riferimento preciso.
Esistono versioni con segnali differenziali aggiuntivi “/A”, “/B” e “/Z”, che sono le versioni invertite dei segnali “A”, “B” e “Z”. Il controllore può confrontare ciascuna coppia per rilevare eventuali errori di trasmissione.
L’uso di cavi a coppia intrecciata per la trasmissione differenziale migliora la resistenza ai disturbi e l’affidabilità del segnale.
Driver di uscita
Push-Pull (HTL)
I circuiti Push-Pull (HTL), noti anche come Totem Pole, forniscono un livello di segnale corrispondente alla tensione di alimentazione applicata, tipicamente compresa tra 8 e 30 VDC. Con un collegamento corretto, è possibile sostituire circuiti a collettore aperto utilizzando l’interfaccia Push-Pull con un diodo esterno che limita la direzione della corrente.
RS422 (TTL)
I circuiti RS422 (TTL) forniscono un livello di segnale costante di 5 V, indipendente dalla tensione di alimentazione. Sono disponibili due intervalli di tensione: da 4,75 a 5,5 VDC (utilizzabile in sostituzione dei driver a collettore aperto) o da 8 a 30 VDC. Con segnali differenziali, l’uscita è pienamente conforme allo standard RS422. Le uscite differenziali offrono la massima risposta in frequenza e la migliore immunità al rumore. Anche il ricevitore deve essere differenziale per garantire queste prestazioni.
Sostituzione dei driver di uscita obsoleti
Sostituzione open collector PNP (sorgente di corrente) | Sostituzione open collector NPN (pozzo di corrente)
Programmable Incremental Encoder
Gli encoder incrementali non programmabili possono essere configurati in fabbrica solo secondo le specifiche del cliente. Tuttavia, se le esigenze dell'applicazione cambiano, gli encoder incrementali programmabili permettono di modificare facilmente parametri chiave. Tramite software e uno strumento esterno (UBIFAST Configuration Tool), è possibile regolare:
L’interfaccia di uscita incrementale: Push-Pull (HTL) o RS422 (TTL)
Gli impulsi per giro (PPR): valore programmabile
La direzione del segnale incrementale: “A prima di B” o “B prima di A”
Per i distributori, gli integratori di sistema e i costruttori di macchine, questa programmabilità riduce il numero di modelli a stock, permettendo una maggiore flessibilità di configurazione su richiesta.
Specifiche tecniche
Logica | Livello del segnale | Tensione di alimentazione | Tensione di uscita |
|---|---|---|---|
TTL | Alto | 4.75-30 V | minimo 3 V |
TTL | Basso | 4.75-30 V | massimo 0,5 V |
HTL | Alto | 4.75-9 V 9-30 V | minimo 3 V |
HTL | Basso | 4.75-30 V | massimo 0,5 V |
Livelli di uscita in tensione
Una porta logica interpreta determinate tensioni di ingresso come livello alto (logico 1) o basso (logico 0).
TTL (transistor-transistor logic): Un segnale superiore a 2 V è interpretato come logico 1, mentre un segnale inferiore a 0,8 V è considerato logico 0. La tensione di uscita è compresa tra 0 e 5 V.
HTL (high-threshold logic): Un segnale superiore a 3 V è logico 1, mentre uno inferiore a 1 V è logico 0. Il livello alto dipende dalla tensione di alimentazione. Grazie alla maggiore differenza di tensione tra 0 e 1, la logica HTL è più immune alle interferenze e ai disturbi elettrici.
Angolo elettrico e meccanico
L’angolo meccanico rappresenta la rotazione reale dell’albero, espresso in gradi. L’angolo elettrico si riferisce ai segnali elettrici. Un ciclo completo di tensione/corrente alternata è definito come 360 gradi elettrici (el°). Per gli encoder incrementali, un ciclo equivale a un impulso completo. Definendo gli impulsi per giro (PPR), è possibile convertire l’angolo elettrico in angolo meccanico per ogni encoder incrementale.
Ciclo di lavoro (Duty Cycle)
Il duty cycle descrive il rapporto tra il tempo “alto” e il tempo “basso” di un encoder incrementale. Di solito, il rapporto è del 50/50, corrispondente a 180° elettrici alti e 180° elettrici bassi.
Le prestazioni degli encoder incrementali magnetici aumentano con PPR più alti e velocità di rotazione maggiori (RPM). Al contrario, le prestazioni degli encoder ottici tendono a diminuire in queste condizioni. I valori di precisione DNL e INL indicati nelle nostre schede tecniche rappresentano i casi peggiori; prestazioni migliori possono essere attese con PPR e RPM più elevati.
Quadratura
Ogni 90 gradi elettrici (el°), l’encoder incrementale genera un fronte di salita o discesa sui segnali “A” o “B”, interpretato come una variazione di segnale. Se l’encoder è impostato a 1000 PPR, il contatore registrerà 4000 variazioni di segnale (4 per impulso).
Angolo di fase
L’angolo di fase rappresenta la distanza tra due fronti di segnale, espressa in gradi elettrici (el°). Questo parametro è solitamente definito con un valore costante e un errore di angolo di fase (anche detto errore di quadratura).
Accuratezza (DNL)
L’accuratezza DNL rappresenta l’errore dell’angolo di fase espresso come valore assoluto in gradi meccanici.
Risposta in frequenza
È la frequenza massima che l’encoder può fornire tramite le uscite. Ad esempio, un encoder da 200 PPR a 600 RPM ha una frequenza di 2000 Hz (200 × 600 ÷ 60 s).
Accuratezza (INL)
Un encoder incrementale emette un numero definito di impulsi per giro, ciascuno associato a una posizione meccanica specifica. La massima deviazione tra la posizione ideale e quella reale è detta non linearità integrale (INL). L’accuratezza INL è un parametro critico se l’encoder viene utilizzato per applicazioni di posizionamento.