Noua generație de Encodere IXARC multiturn pentru motoare pas cu pas - POSITAL

POSITAL a anunțat recent disponibilitatea unei noi generații de kit encodere multiturn special concepute pentru integrarea directă în carcasele motoarelor pas-cu-pas și aplicații rotative compacte. Aceste module absolute oferă măsurarea poziției fără baterii, bazându-se pe tehnologia Wiegand, eliminând astfel necesitatea întreținerii constante și prelungind durata de viață.

Ce aduce nou generația IXARC pentru aplicații cu motoare pas-cu-pas?

Măsurare multiturn fără baterii

La baza acestor encodere stă tehnologia Wiegand, care permite alimentarea circuitului intern la fiecare rotație completă a arborelui. Astfel, poziția absolută este menținută și în cazul unei întreruperi de curent, fără a fi nevoie de baterii de rezervă sau întreținere periodică. Este o soluție ecologică, fiabilă și eficientă energetic.

Principiul de funcționare Wiegand

Senzorii Wiegand oferă detectare magnetică bipolară fără a fi nevoie de tensiune sau curent extern. Proprietățile unice ale materialului senzorului înseamnă că se produc impulsuri consistente la fiecare incidență a comutării polarității câmpului magnetic. Pe lângă detectarea magnetică, electronica de putere ultra-redusă poate fi alimentată prin recoltarea energiei unui singur impuls. Alternativ, impulsurile succesive pot fi stocate pentru a compensa cererea de energie a circuitelor sau pot fi utilizate pentru a "trezi" circuitele electronice alimentate intermitent. Acest lucru îl face senzorul magnetic perfect pentru aplicații cu consum redus de energie și economie de energie.

Impulsul electric generat de un fir Wiegand este foarte scurt, dar puterea sa rămâne aproape constantă, indiferent de cât de repede sau încet se schimbă câmpul magnetic extern. Acesta este ceea ce face ca efectul Wiegand să fie special: în timp ce dinamurile simple – care folosesc și inducție electromagnetică – sunt eficiente în transformarea mișcării rotative în energie electrică, puterea lor de ieșire variază în funcție de viteza de rotație. Când un dinam este rotit încet, nivelurile de putere pot fi prea scăzute pentru a fi utile. Cu un fir Wiegand, cantitatea de energie electrică generată cu fiecare inversare a câmpului magnetic rămâne constantă pe o gamă largă de viteze.

Odată cu îmbunătățirile recente ale producției de energie de la dispozitivele Wiegand și apariția unei noi generații de cipuri electronice ultra-eficiente pentru comunicații wireless, tehnologia arată o promisiune semnificativă, în special în noua zonă interesantă a Internet of Things (IoT).

Istoria tehnologiei Wiegand

Efectul Wiegand este un fenomen fizic descoperit în anii 1970 de John Wiegand, un inventator american care a descoperit că prin întinderea și răsucirea repetată a unei bucăți de sârmă feromagnetică, i-ar putea modifica proprietățile magnetice. Când un eșantion de "sârmă Wiegand" este expus la un câmp magnetic extern invers, acesta își va păstra inițial starea magnetică inițială. Cu toate acestea, atunci când puterea câmpului extern atinge un prag critic, o regiune a firului care este moale magnetic va suferi o inversare bruscă a polarității sale.

Această tranziție are loc în câteva microsecunde și poate fi valorificată pentru a induce un impuls de curent electric într-o bobină fină de cupru înfășurată în jurul firului. Combinația dintre o lungime scurtă de sârmă Wiegand și o bobină de cupru înconjurătoare este denumită senzor Wiegand. Acestea sunt disponibile comercial de la UBITO în ambalaje SMD (dispozitiv montabil pe suprafață)

Precizie înaltă cu rezoluție extinsă

Noile modele oferă o rezoluție de până la:

• 18 biți pe rotație (single-turn)
• 32 biți pentru numărătoare multiturn

Această precizie este posibilă datorită utilizării senzorilor TMR (Tunnel MagnetoResistance), ce oferă o sensibilitate ridicată și stabilitate în timp, chiar și în medii industriale solicitante.

Design optimizat pentru integrare ușoară

POSITAL oferă două versiuni:

• Ø22 mm – ideal pentru aplicații ultra-compacte
• Ø36 mm NextGen – cu o înălțime redusă (~19.3 mm), fără compromisuri în privința performanței

Fiecare kit include un magnet fixat pe arborele motorului și un modul de senzor care se atașează pe carcasă, cu fixare mecanică simplificată (doar 2 șuruburi). Nu sunt necesare tab-uri sau spații speciale pentru angrenaje.

Interfețe moderne și compatibilitate industrială

Encoderele POSITAL sunt disponibile cu cele mai populare interfețe industriale:

• BiSS-C
• BiSS Line (un singur cablu, date + alimentare)
• SSI (Synchronous Serial Interface)

Aceste protocoale deschise permit integrarea ușoară în majoritatea sistemelor moderne de control și automatizare, inclusiv în roboți, actuatoare electrice, mașini de ambalare sau echipamente CNC.

Beneficii cheie

• Integrare directă: Kit-ul este conceput pentru a fi montat direct în motor, fără spații suplimentare
• Zero întreținere: Nu sunt necesare baterii, lubrifiere sau verificări periodice
• Ușor de configurat: Poate fi calibrat automat la prima rotație după instalare
• Durabilitate extremă: Fără piese mobile, rezistent la șocuri, vibrații, praf și umezeală
• Cost eficient: Ideal pentru transformarea motoarelor pas-cu-pas în sisteme de tip servomotor fără costuri mari

Exemple de aplicații practice

Această generație de encodere este perfect adaptată pentru:

• Brațe robotice industriale, unde spațiul și precizia sunt critice
• Mașini de ambalare care necesită mișcări repetitive și poziționare fiabilă
• Sisteme de dozare în industria farmaceutică și alimentară
• Automatizări logistice, cum ar fi conveioare sau sisteme de picking
• Echipamente medicale sau sisteme de imagistică rotative

Transformarea motoarelor pas-cu-pas în sisteme de înaltă precizie

Prin adăugarea acestui encoder multiturn, un motor pas-cu-pas devine capabil de:

• Control în buclă închisă (closed-loop)
• Poziționare absolută fără calibrare după repornire
• Performanțe apropiate de un servomotor, dar cu costuri reduse

Este o opțiune ideală pentru OEM-uri și integratori care vor să crească performanța fără a schimba complet arhitectura sistemului.