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I trasduttori Sistemi di Produzione
Politecnico di Torino 1
1
I trasduttori
Classificazione dei trasduttori
n Segnale
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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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Politecnico di Torino 3
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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Politecnico di Torino 4
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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Politecnico di Torino 5
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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Politecnico di Torino 6
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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Politecnico di Torino 7
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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Politecnico di Torino 8
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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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Politecnico di Torino 23
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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Politecnico di Torino 25
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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Politecnico di Torino 27
Sommario della lezione
n Classificazione dei trasduttori
n L’encoder
n Il resolver