Nel campo dell’elettronica, il termine “quadratura” compare spesso in vari ambiti, come ad esempio nel caso degli encoder in quadratura o dell’elaborazione del segnale in quadratura. Ma cos’è la “quadratura” e qual è la sua funzione? Il contenuto seguente introduce il significato di “quadratura” e cos’è un encoder in quadratura.
L’encoder industriale è un sensore rotativo che converte lo spostamento rotativo in una serie di segnali digitali a impulsi. Questi impulsi possono essere utilizzati per controllare lo spostamento angolare. Se l’encoder è abbinato a una dentatura a nastro o a una vite, può essere utilizzato anche per misurare lo spostamento lineare.
La storia della quadratura
Sebbene il termine “quadratura” sia ampiamente utilizzato nel campo dell’elettronica, in realtà ha origine nell’antica Grecia. I matematici dell’epoca cercarono di modellare la regione curva con quadrati. Sebbene questo metodo sia piuttosto arretrato rispetto ai nostri attuali calcoli integrali e di PI greco, tutti gli oggetti della nostra vita possono essere composti da innumerevoli piccoli quadrati, persino gli oggetti curvi. Il codificatore rotativo in quadratura può scomporre la rotazione sconosciuta in impulsi a onda quadra durante l’esecuzione di un’attività.
Encoder rotativo e lineare in quadratura
Nell’encoder per motori Fanuc, la quadratura significa ricevere due segnali a onda quadra che indicano movimento e direzione in modalità sfasata di 90 gradi o di un quarto di ciclo. Pertanto, si tratta di una modalità a onda quadra. Questi segnali possono essere generati dalla luce o dal contatto fisico. Nell’encoder ottico rotativo, alcuni dischi con finestre di segnale sono disposti a intervalli uniformi e la luce può passare attraverso queste finestre. Quando il sensore è esposto nell’area della finestra, la sua uscita è di livello alto, altrimenti è di livello basso.
In questo modo, l’encoder del mandrino Fanuc può emettere segnali diversi. Ruotando in senso orario, quando un sensore effettua una conversione specifica, l’altro sensore si troverà in uno stato noto. Ad esempio, quando il sensore A passa da alto a basso a 180°, il sensore B leggerà basso quando si muove in senso orario. In alternativa, se il sensore A passa da alto a basso e il sensore B legge già alto, è evidente che la ruota sta effettivamente girando in senso antiorario.
La distanza di rotazione del movimento può essere misurata tramite impulsi su un singolo canale. Gli encoder assoluti Fanuc utilizzano solitamente il valore PPR o impulso per rotazione. Tuttavia, con una corretta regolazione, l’encoder a impulsi Fanuc può misurare la conversione di due canali da livello alto a livello basso e da livello basso ad alto. In questo modo, la precisione della misurazione degli impulsi a canale singolo può raggiungere quattro volte..
È importante notare che 360 gradi non rappresentano l’angolo di rotazione totale della ruota, ma diverse modalità di accensione o spegnimento separate che solitamente si verificano durante l’intera rotazione. Inoltre, lo scostamento di 90 gradi è importante in questo caso. Se la differenza di fase del sensore è di 180 gradi, i due sensori convertiranno contemporaneamente, il che porterà a uno stato incerto nel processo di conversione, con conseguenti risultati errati..
In alternativa, alcuni encoder originali utilizzano uno schema di offset delle finestre per i due sensori, anziché la disposizione di offset dei sensori mostrata qui. La struttura dell’encoder lineare in quadratura è simile a questo metodo, ma la finestra del sensore è lineare, in modo da determinare la distanza di guida per monitorare la posizione dell’oggetto.
