COMPONENTS
ENCODER
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- ELETTRONICA OGGI 439 - SETTEMBRE 2014
Nonostante sia ampiamente utilizzato, l’approccio di
tipo ottico ha parecchi svantaggi. Per quanto concerne
la robustezza, elementi quali sporcizia, olio e altri agenti
contaminanti potenzialmente presenti durante l’assem-
blaggio o che si accumulano nel tempo nell’ambiente
di lavoro, possono interferire con il disco e le fessure
e quindi con l’uscita dell’encoder. L’approccio tradizio-
nalmente utilizzato per attenuare l’esposizione ad agen-
ti contaminanti prevede il ricorso di un alloggiamento
a campana per l’encoder. Una soluzione di questo tipo,
in ogni caso, non elimina completamente l’esposizione
agli agenti contaminanti presenti nell’ambiente. Senza
dimenticare che questa soluzione comporta un incre-
mento sia delle temperature sia dei costi dell’applica-
zione. I LED presenti negli encoder ottici, inoltre, hanno
una durata limitata, la loro luminosità può ridursi anche
della metà in un arco di tempo compreso tra 10.000 e
20.000 ore (circa uno o due anni) e alla fine si consuma-
no. Nel caso il disco sia realizzato in plastica, per ovvii
motivi di natura economica, l’intervallo di temperatura
di funzionamento è limitato e possono presentarsi fe-
nomeni di distorsione o deformazione che penalizzano
l’accuratezza. La costruzione di un encoder magnetico
è analoga a quella di un encoder ottico a eccezione
del fatto che in questo caso è utilizzato un campo magnetico
invece di un fascio luminoso. Al posto del disco ottico dota-
to di fessure vi è un disco magnetizzato che gira su una serie
di sensori magnetoresistivi. Ogni rotazione del disco produce
una risposta, da parte di questi sensori, che viene inviata a un
circuito di front end per il condizionamento dei segnali per de-
terminare la posizione dell’albero. Caratterizzato da una durata
elevata, l’encoder magnetico non è preciso come quello ottico
ed è molto sensibile alle interferenze prodotte dai motori elet-
trici, in particolare dai motori passo-passo.
Oltre agli encoder ottici e magnetici, per la codifica della po-
sizione sono anche disponibili sensori a effetto Hall. Sebbene
siano efficaci e affidabili, questi sensori possono determinare
la posizione dell’albero con livelli di accuratezza e risoluzione
relativamente bassi.
Un approccio innovativo
basato su un progetto collaudato
Per rispondere all’esigenza di poter effettuare una codifica del-
la posizione angolare in maniera accurata, precisa e affidabile,
CUI ha preso in considerazione altri tipi di tec-
nologie elettroniche. La soluzione messa a punto
dalla società si basa sull’adattamento dei principi
di funzionamento del rilevamento capacitivo di un
encoder di posizione lineare standard, sviluppati
oltre 30 anni fa per la realizzazione di calibri per
la regolazione fine (si faccia riferimento al riqua-
dro: “Dal calibro all’encoder”). Il risultato di queste
ricerche è una serie di encoder rotativi accurati e
affidabili denominata AMT.
Il rilevamento capacitivo prevede l’uso di pattern
di strisce o linee, uno dei quali collocato sull’ele-
mento fisso e l’altro sull’elemento in movimento,
in modo da creare un condensatore variabile
configurato come una coppia trasmettitore/rice-
vitore (Fig. 2). Nel momento in cui l’encoder ruota,
A
LCUNE CONSIDERAZIONI SUI PROGETTI
“
SENSORLESS
”
Unitamente all’adozione su larga scala dei motori BLDC, un
numero crescente di progetti è di tipo sensorless, ovvero non
prevede l’uso di un encoder che indica la posizione dell’albero.
Questi motori sono controllati mediante numerosi algoritmi, tra
cui il controllo a orientamento di campo (FOC — Field Oriented
Control) o controllo vettoriale.
Sebbene l’eliminazione dell’encoder appaia decisamente inte-
ressante in teoria, il controllo di tipo FOC presenta numerosi
svantaggi: esso non garantisce il livello di precisione tipico di
un progetto di tipo capacitivo, può “perdere” la posizione, con
conseguente necessità di un reset, può dare adito all’insorgere
di problemi in qualche punto del range della coppia e richiede
una notevole mole di elaborazione da parte del processore di
sistema. Esso quindi viene solitamente impiegato dove non è
richiesto un elevato livello di precisione e di coerenza della mi-
sura della posizione dell’albero e della velocità, come nel caso
degli elettrodomestici (lavastoviglie, asciugatrici). Per un gran
numero di applicazioni industriali, invece, il costo dell’encoder
è ampiamente giustificato se rapportato alle esigenze in termini
di prestazioni richieste.
Fig 2 – Schema di principio del rilevamento capacitivo – file di strisce in quadratura e
forme d’onda di uscita
