Encoder capacitivo con maggiore precisione e durata

Nel processo di automazione industriale, è necessario controllare con precisione il funzionamento dei motori nelle macchine e negli strumenti, oltre a fornire avvisi tempestivi in caso di anomalie, al fine di ridurre i tempi di inattività causati da guasti alle macchine. Questo articolo illustrerà lo sviluppo, i vantaggi e gli svantaggi delle varie tecnologie di encoder per il controllo dei motori, nonché le caratteristiche dei prodotti degli encoder capacitivi introdotti da Same Sky.

Gli encoder magnetici e gli encoder ottici hanno i loro vantaggi e svantaggi

Nell'ambito del controllo di movimento di precisione, un encoder è un componente importante per convertire il movimento meccanico in segnali elettrici. Gli encoder possono essere utilizzati in molte applicazioni, come apparecchiature di automazione, controllo dei processi industriali o tecnologia robotica, e possono fornire dati su posizione, velocità, distanza e direzione. Attualmente, sono disponibili sul mercato tre principali tecnologie di encoder: magnetici, ottici e capacitivi.   Gli encoder magnetici sono costituiti da un disco magnetizzato rotante con poli magnetici alternati e un sensore a effetto Hall o magnetoresistivo, che funziona rilevando i cambiamenti nel campo di flusso magnetico. Gli encoder magnetici sono resistenti e possono far fronte bene a urti e vibrazioni senza essere influenzati da olio, sporco e umidità. Tuttavia, sono vulnerabili alle interferenze magnetiche causate dai motori elettrici e hanno un intervallo di temperatura operativa limitato. Sebbene siano stati apportati molti miglioramenti agli encoder magnetici, la loro risoluzione e precisione sono generalmente inferiori rispetto alle alternative ottiche e capacitive.   Rispetto agli encoder magnetici, gli encoder ottici possono fornire una risoluzione e una precisione più elevate. L'encoder ottico è costituito da una sorgente luminosa a LED (di solito una sorgente a infrarossi) e fotodetettori posizionati sui lati opposti di un disco encoder realizzato in vetro o plastica. Sebbene gli encoder ottici abbiano dominato il mercato del controllo di movimento per decenni, data la loro dipendenza dalla "linea di vista", sono particolarmente vulnerabili a polvere, sporco e macchie d'olio, così come alle vibrazioni e alle temperature estreme. Inoltre, gli encoder ottici possono consumare fino a 100 mA di corrente durante il funzionamento e la loro durata sarà infine limitata dai LED.

Gli encoder capacitivi offrono una migliore precisione e durata

Il trasduttore capacitivo è composto da tre principali componenti: un rotore, un trasmettitore fisso e un ricevitore fisso. Il rotore contiene un motivo sinusoidale e, mentre ruota, il segnale di riferimento ad alta frequenza del trasmettitore viene modulato in modo prevedibile. Il trasduttore rileva la variazione della reattanza capacitiva sulla scheda di ricezione e utilizza un algoritmo di demodulazione per convertirla in un incremento di movimento rotatorio. I trasduttori capacitivi sono più durevoli rispetto a quelli ottici, possono resistere a diversi contaminanti ambientali e hanno una migliore tenuta in caso di vibrazioni e temperature estreme. Inoltre, senza LED, i trasduttori capacitivi hanno una durata maggiore, un ingombro ridotto e un consumo di corrente inferiore (6-18 mA) rispetto ai trasduttori ottici. Non sono influenzati da interferenze magnetiche e disturbi elettrici e sono robusti quanto i trasduttori magnetici, ma offrono una superiore precisione e risoluzione.   Considerando le caratteristiche digitali dei trasduttori capacitivi, questi ultimi offrono anche una maggiore flessibilità, permettendo agli utenti di modificare la risoluzione dei trasduttori. Utilizzando altre tecnologie, la risoluzione è determinata dal disco del trasduttore, il che significa che un trasduttore ottico o magnetico deve essere sostituito ogni volta che è necessaria una risoluzione diversa. La risoluzione programmabile disponibile nei trasduttori capacitivi non solo può essere utilizzata per ottimizzare il sistema (soprattutto nella progettazione di loop di controllo PID), ma riduce anche l'inventario perché un unico modello di prodotto può essere utilizzato in molteplici applicazioni. La tecnologia capacitiva consente inoltre l'impostazione digitale delle impulsi di indice e l'allineamento dei trasduttori utilizzati per la commutazione BLDC, mentre le sue capacità diagnostiche integrate offrono ai progettisti l'accesso ai dati di sistema per una rapida risoluzione dei problemi sul campo.   Indipendentemente dai requisiti del sistema, i trasduttori capacitivi possono offrire un'alternativa versatile, economica e affidabile rispetto alla tecnologia di rilevamento ottica o magnetica. La codifica capacitiva non solo garantisce eccellenti prestazioni in termini di precisione e affidabilità in qualsiasi condizione ambientale, ma grazie al suo funzionamento digitale permette programmabilità e capacità diagnostiche avanzate, rimanendo comunque compatibile con le funzionalità tradizionali dei trasduttori.

La programmazione a risoluzione flessibile può ridurre l'inventario

Dal 2006, quando Same Sky ha introdotto la prima generazione di encoder capacitivi, la serie AMT ha dimostrato di essere altamente affidabile e precisa, riuscendo a risolvere numerosi problemi applicativi riscontrati nelle tecnologie ottiche e magnetiche. Grazie alla tecnologia di rilevamento capacitivo, gli encoder modulari incrementali, assoluti e di commutazione AMT di Same Sky possono offrire soluzioni altamente durevoli senza compromettere la precisione. La serie AMT presenta fino a 22 risoluzioni programmabili e funziona in un intervallo di temperatura compreso tra -40 e 125℃, offrendo agli ingegneri maggiore flessibilità nel processo di progettazione dei prototipi, mentre i responsabili degli acquisti possono ridurre significativamente il numero di specifiche richieste in produzione.

Same Sky offre una gamma di encoder incrementali standard, encoder assoluti ed encoder di commutazione per motori DC brushless. Gli encoder AMT di Same Sky sono disponibili in configurazioni radiali e assiali e offrono una varietà di tipi di segnali d'uscita, inclusi driver di linee single-ended, differenziali, SSI, SPI, RS-485, ecc. La famiglia di encoder AMT di Same Sky presenta diverse opzioni per soddisfare le esigenze di quasi qualsiasi applicazione.   A causa delle caratteristiche della tecnologia sottostante, la famiglia di encoder AMT è molto robusta, a differenza degli encoder ottici, che interferiscono facilmente con i segnali ottici a causa della polvere o delle particelle aderenti ai dischi di vetro e all'interno dei quali il LED si brucia facilmente nel tempo. Gli encoder AMT utilizzano la tecnologia capacitiva, quindi le condizioni del LED o della linea di vista non sono richieste. Polvere, macchie di olio, ecc., comuni negli ambienti industriali, non influenzeranno gli encoder AMT, che sono anche molto adatti per l'uso su motori o assiemi di ingranaggi che necessitano di sigillare l'intero dispositivo in olio.   Inoltre, gli encoder AMT non necessitano del disco di vetro degli encoder ottici e non vedono ridotta l'efficienza a causa di fattori come cadute, vibrazioni o urti, e gli encoder AMT non hanno componenti soggetti ad usura, il che significa che il numero di rotazioni non è limitato, rendendoli quindi più durevoli.

Linee di prodotto diversificate soddisfano esigenze diverse

La famiglia di encoder AMT di Same Sky offre una varietà di opzioni, e la risoluzione può essere regolata secondo necessità. Ad esempio, ogni encoder AMT10 o AMT10E ha un interruttore DIP a 4 posizioni sul retro. Gli utenti possono scegliere tra 16 risoluzioni semplicemente regolando la posizione dell'interruttore. Gli altri encoder della serie AMT possono utilizzare cavi di programmazione AMT e PC per regolare la risoluzione. Il software AMT Viewpoint™ di Same Sky consente agli utenti di configurare una varietà di specifiche in base alla serie, tra cui risoluzione, direzione di rotazione, coppie di poli del motore e posizione zero. AMT Viewpoint aiuta i clienti a determinare i tracciati delle forme d'onda e i valori di larghezza d'impulso calcolati, che verranno automaticamente regolati quando viene selezionata la risoluzione. Tutti gli encoder AMT possono anche essere personalizzati su richiesta, pre-configurati con qualsiasi risoluzione disponibile.   Same Sky offre encoder capacitivi delle serie AMT10 e AMT10E, AMT11, 20, 21, 22, 23, e 31, AMT12, AMT13 e della serie 33.

Conclusione

Rispetto agli encoder magnetici e ottici, gli encoder capacitivi presentano caratteristiche come una maggiore precisione e risoluzione, maggiore durabilità, ecc. Sono particolarmente adatti per l'utilizzo in ambienti industriali difficili. Same Sky ha introdotto molte serie di encoder capacitivi, che soddisferanno le vostre diverse esigenze in applicazioni pratiche e meritano un ulteriore approfondimento.