Gli encoder incrementali sinusoidali si differenziano dai normali
incrementali per il fatto che i segnali disponibili in uscita non sono ad
onda quadra (digitali), ma sono sinusoidali (analogici).
Questi trasduttori sono particolarmente adatti per essere applicati su
motori con funzione di "sensore di retroazione".
Essi garantiscono un miglioramento delle prestazioni dinamiche rispetto ai
sistemi normali.
Al fine di assicurare buone prestazioni di pilotaggio del motore da parte
del convertitore, la retroazione da encoder deve fornire un alto numero di
impulsi in particolare quando la velocità di retroazione del motore è
bassa.
L'utilizzo di encoder incrementali tradizionali con alti impulsi diventa
problematico in particolare per la difficoltà di trasmettere e trattare
il segnale digitale quando il motore ruota a velocità elevata, ad esempio
6000 giri/min, in questo caso infatti la larghezza di banda necessaria al
servomotore per trattare i segnali di un encoder a 18000 impulsi/giro
supererebbe di molto la soglia dei MHz.
L'impiego di segnali analogici sinusoidali permette invece di limitare
notevolmente l'inconveniente sopra citato simulando efficacemente un
encoder ad alti impulsi.
Ciò si realizza con il metodo dell'interpolazione dei segnali analogici
di due sinusoidi sfasate fra di loro di 90° elettrici (seno e coseno) per
il calcolo dell'angolo di rotazione.
Si ottengono facilmente moltiplicazioni elevate delle sinusoidi base
ottenendo per esempio da un encoder sinusoidale con 1024 sinusoidi/giro più
di 100000 impulsi/giro.
La larghezza di banda necessaria alla ricezione del segnale, ad esempio a
6000 giri, è sufficiente che sia di poco superiore ai 100 kHz.
I segnali fomiti in uscita dall'encoder, sono formati da due sinusoidi
sfasate tra di loro di 90° elettrici, chiamati comunemente seno e coseno,
e da un segnale di zero centrato tra i due segnali sinusoidali.
Il segnale di zero, anch'esso
analogico, ha una forma
consimile ad un semiperiodo di sinusoide
e può essere facilmente squadrato per fornire un impulso di riferimento
con angolo di apertura variabile in funzione del livello di
"trigger" impostato.
Negli encoder sinusoidali possono essere integrati anche due segnali
sinusoidali con periodo di 360° meccanici = 1 sinusoide al giro che
svolgono la funzione di segnali di commutazione nel caso di applicazioni
degli encoder su motori brushless.
Le uscite con risoluzioni di 1 sinusoide/giro sono utili perché è
possibile ricavare da esse la posizione angolare assoluta dell'encoder
utilizzandolo come se fosse un resolver.
Tutte le uscite degli encoder sinusoidali ELCIS sono fornite di serie di
sinusoidi complementari per il facile trattamento dei segnali da parte
dell'Utilizzatore e per una maggior immunità ai disturbi nella
trasmissione del segnale.
La precisione di questi encoder sinusoidali è data dalla bontà delle
sinusoidi che devono avere un contenuto di armoniche più basso possibile
(bassa distorsione) ed una buona linearità delle stesse su tutta la
rotazione dell'encoder.
Altro fattore importante è la stabilità dell'ampiezza e l'assenza di
offset delle sinusoidi al variare della velocità dell'encoder (giri/min)
e al variare della temperatura e della tensione di alimentazione.
Gli encoder sinusoidali ELCIS grazie a sofisticate tecnologie costruttive
garantiscono una distorsione delle sinusoidi <1,5% e una variazione di
ampiezza contenuta entro 3 dB fino a 160 kHz di frequenza di uscita con
offset in cc praticamente nullo per tutto l'intervallo di temperatura da
0-70 °C.
Ricordiamo che:
La figura sottostante illustra le forme d'onda di un encoder
ELCIS sinusoidale completo di sinusoidi sul giro. |