Encoder multigiro per micro motori: misure affidabili senza bisogno di batterie

Pubblicato il 4 marzo 2021

Prestazioni in un piccolo formato: questo è ciò che rende speciale il nuovo kit encoder multigiro da 22 mm di Posital, fornitore di sensori di posizione industriali avanzati utilizzati in un’ampia varietà di sistemi di controllo del movimento e di sicurezza. L’azienda è parte del gruppo internazionale Fraba, fondato a Colonia (Germania), per la produzione di relè.

I feedback di posizione assoluti multigiro ad alta precisione aprono la strada a nuove e interessanti possibilità per motori e azionamenti in miniatura. Mentre i dispositivi di feedback per i piccoli motori sono stati finora limitati agli encoder monogiro o incrementali, i nuovi encoder in kit compatti Posital forniscono capacità di misurazione multigiro complete senza alcuna necessità di batterie. Il sistema contagiri è interamente autoalimentato in modo che, in caso di mancanza di corrente o di guasto del sistema di controllo, i circuiti del contatore dell’encoder rimangono operativi, mantenendo una registrazione completa di tutte le rotazioni che l’albero motore compie.

Una volta ripristinata l’alimentazione, la posizione di rotazione totale del motore, incluso il conteggio della rotazione, viene inviata al controller centrale. Questo elimina la necessità – tipica dei sistemi con encoder incrementali – di riportare la macchina ad una posizione di zero o di riferimento noto per riavviare i conteggi di rotazione. L’eliminazione di questa procedura che richiede tempo, migliora la sicurezza del processo, aumenta l’efficienza e riduce i costi operativi.

“Fino ad ora, non ci sono stati encoder multigiro progettati specificamente per motori di piccolo diametro” osserva Jörg Paulus, responsabile per il mercato europeo di Posital. “Le nostre nuove unità ultracompatte (22 mm di diametro, 23 mm di altezza) colmano questa lacuna, fornendo una soluzione versatile per i motori in miniatura”. Sono facili da integrare nei progetti di motori esistenti, con procedure di installazione e calibrazione semplici.

Un piccolo magnete permanente è fissato all’estremità dell’albero motore, con gli altri componenti, tra cui un modulo elettronico miniaturizzato e un sensore Wiegand per l’autosufficienza energetica, installato nella parte posteriore del motore. Tutto in pochi semplici passi. L’assemblaggio può avvenire in condizioni normali di produzione, senza bisogno di ambienti particolari tipo camera bianca. Sono supportate le interfacce di comunicazione SSI e BiSS C, non proprietarie.
Una funzione di calibrazione integrata semplifica la messa a punto: con pochi giri dell’albero, il kit si adatta automaticamente a qualsiasi piccolo disallineamento tra il motore e l’elettronica di lettura salvando i parametri di correzione nella propria memoria.

I kit da 22 mm sono fratelli minori del collaudato kit encoder da 36 mm che Posital ha lanciato con successo nel 2016. Questi forniscono un feedback di posizione magnetico per i servomotori e offrono un’alternativa ai semplici resolver analogici o ai costosi sistemi di encoder ottici. “La struttura e la funzionalità dei nostri kit sono identiche, entrambi offrono una risoluzione di 17 bit e una precisione di 0,09°”, prosegue Paulus. I mini-kit riducono lo spazio di installazione di quasi due terzi rispetto alla serie da 36 mm, grazie all’ingegnoso riposizionamento dei componenti chiave, tra cui una serie di sensori a effetto Hall e un microprocessore a 32 bit, sul circuito più piccolo.

Il sensore Wiegand è al centro delle prestazioni multigiro di questi dispositivi. Questo sistema di raccolta dell’energia risponde ad un campo magnetico rotante, generando impulsi di tensione ad ogni rotazione. La realizzazione di sensori Wiegand che si adattano ai mini-kit ha richiesto un ampio sforzo di sviluppo presso il centro di ricerca di Posital. La sfida era quella di generare l’energia necessaria da un campo magnetico più piccolo. “Siamo stati in grado di padroneggiare questo compito solo grazie al nostro impegno a lungo termine nella ricerca sull’effetto Wiegand”, dice Paulus.

I mini-kit, presentati come prototipi alla fiera SPS 2019 a Norimberga/Germania, sono stati perfezionati attraverso beta test con noti produttori di motori. La produzione di serie dovrebbe iniziare nel primo trimestre del 2021. “La richiesta dei nuovi mini-kit è così forte che abbiamo già registrato i nostri primi ordini consistenti”, conclude Paulus. “Sembra che il mercato stesse letteralmente aspettando la nostra ultima innovazione”.

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