Encoder Ottico O Magnetico? - quale scegliere?

[iemai]

Salve a tutti!

Avrei necessità di utilizzare un encoder per stabilire la posizione di un asse rotante, in maniera molto accurata (circa 0.2°). Dai calcoli mi risulta che necessito di un encoder capace di discriminare almeno 1572 posizioni in un giro.

Nei vari cataloghi ho trovato diversi modelli di encoder, e ritengo di avere necessità di un encoder ottico, poichè magnetici con la risoluzione richiesta non esistono.

Tra gli encoders otttici ho trovato alcuni modelli che riportano fra le caratteristiche:

"500ppr, TTL, doppia traccia"

e nella descrizione si dice che si può arrivare a contare fino a 2000 posizioni in un giro.

Come è possibile contare 2000 posizioni se si hanno 500ppr?

Cosa significa doppia traccia?

Se fosse "500ppr, traccia songola" le posizioni conteggiabili sarebbero 500 o 1000?

Qualcuno può gentilmente aiutarmi in qualche modo?

Grazie e buon lavoro!

[Livio Orsini]

Se un encoder dispone di 500 impulsi/giro (550 tacche) con due tracce si puà estendere la risoluzione a 2000 impulsi/giro contando i fronti di salita e discesa delle due tracce. Però la precisione spaziale diminuisce, almeno all'interno del singolo impulso. Cerco di spiegarmi meglio.

Per discriminare il sneso di rotazione gli encoders dispongono di due serie di tacche, tra loro sfasate dell'equivalente di 90gradi elettrici. Se si prendono i fronti di salita e discesa si avrà: fronte di salita impulso A, fronte di salita impulso B, fronte di discesa impulso A, fronte di discesa impulso B. Il problema della precisione nasce dal fatto che, mentre la distanza tra due impulsi della traccia A è molto costante, la distanza tra i fronti lo è meno. Come è meno costante la distanza tra gli impulsi della traccia B se questa è ricavata solo dallo sfasamento del lettore.

Per la tua applicazione esistono diverse soluzioni. Ci sono anche encoder ottici che hanno risoluzione pari a 5000 impulsi giro, ed anche di più. Il limite che devi verificare è la frequenza massima ammessa dal tuo rilevatore di posizione. Chiarisco con un esempio. Se hai un encoder con 1000 imp/giro e una velocità massima di 3000 rpm avrai una frequenza massima pari a 50kHz (3000/60 = 50; 50*1000= 50.000)

Un'alternativa valida potrebbe essere l'adozione di un resolver che fornisce un segnale seno-coseno. Poi misuri la sinusoide con un convertitore A/D da 12 bits ed avrai 4096 punti per ogni rotazione.

[Tode]

Nei vari cataloghi ho trovato diversi modelli di encoder, e ritengo di avere necessità di un encoder ottico, poichè magnetici con la risoluzione richiesta non esistono.

questo non è esatto, esistono encoder magnetici anche ad altissima risoluzione

Se si prendono i fronti di salita e discesa si avrà: fronte di salita impulso A, fronte di salita impulso B, fronte di discesa impulso A, fronte di discesa impulso B. Il problema della precisione nasce dal fatto che, mentre la distanza tra due impulsi della traccia A è molto costante, la distanza tra i fronti lo è meno. Come è meno costante la distanza tra gli impulsi della traccia B se questa è ricavata solo dallo sfasamento del lettore.

discriminare la posizione fra due impulsi del canale A o B non significa comunque andare a leggere il fronte di salita dell'impulso?. IMHO l'emulazione x4 degli impulsi encoder non introduce errori di posizionamento, si tratta comunque di una moltiplicazione digitale in cui non interviene un fattore analogico.

[iemai]

Mille grazie per la pronta risposta.

Saluti!

[Livio Orsini]

discriminare la posizione fra due impulsi del canale A o B non significa comunque andare a leggere il fronte di salita dell'impulso?. IMHO l'emulazione x4 degli impulsi encoder non introduce errori di posizionamento, si tratta comunque di una moltiplicazione digitale in cui non interviene un fattore analogico.

Il metodo "normale" di conteggio prevede la conta del fronte di salita degli impulsi di un canle (per convenzione canale A). Nei sistemi di conteggio la moltiplicazine per 4 avviene contando tutti e 4 i fronti degli impulsi dei due canali, anche perchè altrimenti non sarebbere possibile. Il perchè la misura dei quarti sia meno precisa l'ho spiegata nel post precedente.

Modificato: 9 giugno 2006 da Livio Orsini

[batta]

Il metodo "normale" di conteggio prevede la conta del fronte di salita degli impulsi di un canle (per convenzione canale A). Nei sistemi di conteggio la moltiplicazine per 4 avviene contando tutti e 4 i fronti degli impulsi dei due canali, anche perchè altrimenti non sarebbere possibile. Il perchè la misura dei quarti sia meno precisa l'ho spiegata nel post precedente.

Perfettamente d'accordo.

C'è anche da dire però che tutti gli encoder che mi è capitato di controllare con l'oscilloscopio non hanno mai messo in evidenza errori grossolani né sull'ampiezza degli impulsi, né sullo sfasamento dei due canali.

Nel caso specifico un buon compromesso potrebbe (notare l'uso del condizionale) essere un encoder da 1000 impulsi/giro e moltiplicare x2 (fronti di salita e di discesa del canale A). Poi, come già detto da Livio, tutto dipende dalla velocità di rotazione dell'encoder e dalla frequenza massima del tuo modulo di conteggio. Se non hai problemi con la frequenza, scegli encoder con risoluzione più elevata: guadagnerai in precisione.

[Livio Orsini]

C'è anche da dire però che tutti gli encoder che mi è capitato di controllare con l'oscilloscopio non hanno mai messo in evidenza errori grossolani né sull'ampiezza degli impulsi, né sullo sfasamento dei due canali.

Questo indica che usi solo encoders di buona qualità. Purtroppo sul mercato ci sono tipi di encoders, con prezzi a volte anche elevati, sulla cui qualità ci sarebbe molto da ridire.

Mi è capitato di ritrovarmi con il canale B con fase variabile da 45 a oltre 150 gradi, in funzione della velocità di rotazione.

Poi molto dipende dalla topologia del circuito di uscita.

Se usi uscite con topologia Push-Pull o line driver o anche totem pole, allora non c'è differenza tra fronte di salita e fronte di discesa, sempre se si usano cavi decenti e cablaggi eseguiti come si deve. Se invece s'impiega la topologia open collector uno dei due fronti, a seconda che sia PNP o NPN, risulterà "sdraiato" con pendenza che varia in funzione delle capacità e degli assorbimenti. E' chiaro che in questo caso la precisione spaziale sarà molto......imprecisa.