I trasduttori Sistemi di Produzione

Politecnico di Torino 1

1

I trasduttori

Classificazione dei trasduttori

n Segnale

I trasduttori Sistemi di Produzione

Politecnico di Torino 2

Classificazione per segnale

n Digitale¨ registrazione con incrementi finiti¨elevata precisione grazie alla misura direttamente

alla portata dell’unità di governo¨ trasduttori ottici

n Analogico¨variazione continua del segnale con lo spostamento

dell’asse¨necessario un convertitore A / D¨ trasduttori elettromagnetici

Classificazione dei trasduttori

n Segnale

n Modo di fornire l’informazione

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Classificazioni dei trasduttori

n Incrementali¨generano impulsi in modo proporzionale allo

spostamento¨bisogna prevedere una traccia di zero¨ la soglia di sensibilità misura lo spostamento

corrispondente all'emissione di un impulso

Classificazioni dei trasduttori

n Incrementali

n Assoluti¨ad ogni posizione della tavola corrisponde un solo

valore in uscita

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Classificazioni dei trasduttori

n Incrementali

n Assoluti

n Assoluti ciclici¨sono assoluti all’interno di un passo ma ripetono

ciclicamente il segnale ad ogni passo¨è necessaria la determinazione della posizione di

zero

Esempio applicativo

n Dalla posizione +100,00 si opera uno spostamento manuale di 12,53 mm

100

mm

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Esempio applicativo

n Il trasduttore incrementale misura 0,00 perché il CN ha perso la traccia dello zero

mm

0,00

Esempio applicativo

n Il trasduttore assoluto misura la posizione effettiva rispetto lo zero iniziale (+112,53)

100

mm

112,53

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Esempio applicativo

n Il trasduttore assoluto ciclico misura + 0,53 perché il CN spento non conta i passi effettuati

100

mm

0,536 p

p = 2 mm

Classificazione dei trasduttori

n Segnale

n Modo di fornire l’informazione

n Modo di effettuare la misura

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Classificazioni dei trasduttori

n Misura indiretta¨posizionamento sull’asse della vite della

macchina¨encoder o resolver

n Misura diretta¨montaggio sulla tavola della macchina¨apparecchi più costosi ma più precisi¨ riga ottica o inductosyn

Tabella riassuntiva dei trasduttori

DirettaAssoluto ciclicoAnalogicoInductosyn

IndirettaAssoluto ciclicoAnalogicoResolver

IndirettaIncrementale

AssolutoDigitaleEncoder

DirettaIncrementale

AssolutoDigitaleRiga ottica

MisuraInformazioneSegnale

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15

L’encoder

Generalità dell’encoder

n Trasduttore digitale ad impulsi (250 ÷ 1250 impulsi / giro)

n Rotativo

n Indiretto

n Incrementale

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L’encoder

Albero di rotazione calettato alla vite della

tavola

L’encoder

LED

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L’encoder

Fotodiodo

L’encoder

Amplificatore

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L’encoder

Traccia di zero

I segnali in uscita dall’encoder (F1)

t

V

Ad ogni impulso corrisponde il

passaggio da una feritoia

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I segnali in uscita dall’encoder (F1)

t

V

Schema di trattamento del segnale

F1

F2

d F1cw

ccw

1F 1dF

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Schema di trattamento del segnale

F1

F2

Segnale in onda quadra proveniente dalla

seconda fotocellula F2

I segnali in uscita dall’encoder (F2)

t

V

Seconda onda quadra F2 sfasata di

¼ di passo

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Schema di trattamento del segnale

F1

F2

ContatoriAND

Schema di trattamento del segnale

F1

F2

d F1cw

Combino la derivata di F1 con l’onda F2

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La derivata di F1 dF1

t

V

DERIVATA DI F1

Combinazione di F2 con dF1

t

VONDA QUADRA F2

DERIVATA DI F1

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Combinazione di F2 con dF1

t

V

Il contatore segna il valore solo per F2 “alto”

Schema di trattamento del segnale

F1

F2

d F1cw

ccw

1F 1dF

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Schema di trattamento del segnale

F1

F2

d F1cw

Schema di trattamento del segnale

F1

1F

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Onda quadra di F1 negato

t

V

Schema di trattamento del segnale

F1

F2

1F 1dF

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Schema di trattamento del segnale

F1

F2

1F 1dF

Combino la derivata di F1 negato con

l’onda F2

Combinazione di F2 con dF1 negato

t

V

DERIVATA DI F1 NEGATO

ONDA QUADRA F2

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Combinazione di F2 con dF1 negato

t

V

Il contatore segna il valore solo per F2 “basso”

Schema di trattamento del segnale

F1

F2

ccw

1F 1dF

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L’encoder assoluto

L’encoder assoluto

n La lettura delle varie piste costituisce un codice digitale di posizione

n Si ottiene maggiore accuratezza sommando le misure incrementali con la quota assoluta

n Risoluzione pisten21°=Ris

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43

Il resolver

Il resolver

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Generalità del resolver

n Trasduttore analogico ad induzione (legge di Lenz)

n Rotativo

n Indiretto

n Assoluto ciclico

Schema costruttivo1

2

34

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Schema costruttivo

34

θIl rotore

Schema costruttivo1

2

34

Avvolgimenti statorici

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Schema costruttivo

34

θ

Angolo di rotore

Schema elettrico di funzionamento

1

2

3

4

V1

V2

θ

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Le tensioni di statore

n Si alimentano i due circuiti fissi con due tensioni alternate V1 e V2

¨K: fattore di trasformazione, è il rapporto spire tra primario e secondario

( )θ⋅+θ⋅=− cossinK 1221 VVV

( )θ⋅−θ⋅=− sincosK 1243 VVV

Le tensioni alternate V1 e V2

n Essendo V1 e V2 l’ampiezza di tensioni alternate:

n La misura dello sfasamento (θ − ω t) fornisce la posizione angolare dell’albero

( )tEV 21 ω−θ⋅=− cosK

( )tEV 43 ω−θ⋅=− sinK

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Sommario della lezione

n Classificazione dei trasduttori

n L’encoder

n Il resolver