Ogni sistema che controlla un movimento deve conoscere la posizione reale della parte mobile. In un motore serve sapere l'angolo dell'albero; in un robot, la posizione dei giunti; in un attuatore lineare, quanto è avanzato il cursore. Senza questa informazione il controllore può impartire un comando, ma non può verificare se il movimento richiesto sia stato eseguito correttamente. Il sensore di posizione chiude questo anello di controllo. Misura il movimento e lo trasforma in un segnale leggibile dal sistema elettronico. Quando il dispositivo fornisce una rappresentazione codificata della posizione o dello spostamento, viene comunemente chiamato encoder.
Misura l'angolo di un albero o di una parte che ruota. È utilizzato in motori, robot, riduttori, sterzo e attuatori.
Misura lo spostamento lungo una traiettoria, per esempio su una guida, una valvola, un pistone o un asse macchina.
Fornisce impulsi o variazioni rispetto a una posizione precedente. Per conoscere la posizione assoluta può richiedere una procedura di riferimento.
Restituisce direttamente la posizione all'accensione, senza dover compiere un movimento di azzeramento.
Gli encoder possono basarsi su principi ottici, magnetici, elettromagnetici o induttivi. La scelta dipende da accuratezza, ambiente, temperatura, ingombro, velocità, costo e modalità di integrazione. La soluzione con la risoluzione più alta su un datasheet non è necessariamente quella che mantiene la prestazione migliore una volta montata nella macchina.
Può raggiungere risoluzioni e accuratezze molto elevate, soprattutto in ambienti puliti e con una meccanica precisa. Richiede però attenzione a contaminazione, vibrazioni, concentricità e protezione del disco o della scala.
È compatto, maturo ed economico nelle applicazioni semplici. Richiede un magnete permanente e può essere sensibile a campi magnetici esterni, variazioni termiche e tolleranze di posizionamento del magnete.
È una soluzione robusta e consolidata, adatta anche a temperature molto elevate. È però più ingombrante, meno semplice da personalizzare e richiede normalmente un convertitore resolver-digitale.
Utilizza bobine stampate e un target metallico passivo. È senza contatto e senza magnete, si presta a forme custom e a configurazioni con foro passante o geometrie difficili da coprire con componenti standard.
Un encoder induttivo è normalmente diviso in due parti. Lo statore contiene le bobine trasmittenti e riceventi e l'elettronica di lettura; il target è una parte metallica passiva fissata all'elemento mobile. La bobina trasmittente crea un campo alternato, il target lo modifica attraverso correnti parassite e le riceventi trasformano questa variazione in segnali dipendenti dalla posizione.Poiché statore e target non devono toccarsi, non servono cuscinetti di precisione all'interno del sensore. Il target può essere integrato direttamente nell'assieme del cliente, lasciando al progettista maggiore libertà su diametro, foro centrale, forma e fissaggio.
La tecnologia induttiva diventa interessante quando l'encoder non deve essere soltanto preciso, ma anche facile da integrare e robusto nell'ambiente reale. Il vantaggio principale non è una singola specifica: è la combinazione tra assenza di contatto, assenza di magnete e libertà geometrica
Polvere, olio, umidità e vibrazioni sono più semplici da gestire rispetto a sistemi che richiedono un percorso ottico pulito.
L'assenza di magnete rende la misura adatta ad applicazioni in cui campi vaganti possono disturbare sensori Hall o magnetoresistivi.
Le bobine possono circondare un albero e il target può essere realizzato come anello, evitando magneti ad anello costosi o meccaniche dedicate.
Rotativo, lineare, ad arco, end-of-shaft, through-shaft o side-shaft: la PCB può essere modellata attorno allo spazio realmente disponibile.
Statore e target sono separati e senza contatto. Non è necessario inserire nel sensore un albero con cuscinetti propri.
Nell'architettura brevettata EMC Gems, gli stessi segnali usati per la posizione possono evidenziare variazioni di traferro, eccentricità e disallineamento utili al condition monitoring.
Molti encoder a catalogo impongono diametro, flangia, albero, cuscinetti e interfaccia meccanica. Un encoder induttivo custom può invece essere disegnato attorno alla geometria esistente. Forma, diametro esterno, foro, settore angolare, numero di periodi e target vengono definiti in funzione dell'applicazione.iEncoder è la famiglia EMC Gems di sensori di posizione induttivi custom. Possiamo sviluppare soluzioni rotative, lineari, ad arco e di coppia, con elettronica e uscita già linearizzata e calibrata. In base alla geometria e alle condizioni di montaggio, i progetti rotativi possono raggiungere accuratezze nell'ordine di 0,01° o inferiori; ASIC e PCB selezionati possono essere qualificati fino a 130 °C.
Per temperature estreme oltre i limiti dell'elettronica, un resolver può restare la soluzione più adatta. Per una misura semplice, a bassa precisione e con il minimo costo possibile, un sensore magnetico può essere più conveniente. In un ambiente pulito, con meccanica metrologica e richiesta di risoluzione ultima, un encoder ottico può mantenere il vantaggio. L'induttivo occupa lo spazio in cui servono insieme robustezza, precisione, personalizzazione e integrazione compatta.
La parte difficile non è soltanto disegnare una bobina che produca un segnale, ma garantire che l'encoder mantenga la prestazione richiesta con disallineamenti, tolleranze e metalli circostanti. Ogni iEncoder viene progettato con IPSMagic, la piattaforma EMC Gems per simulazione, ottimizzazione e validazione degli encoder induttivi, quindi costruito e caratterizzato rispetto alla specifica del cliente.
Per chi dispone già dell'elettronica e della produzione: progettiamo e ottimizziamo bobine e target e forniamo le schede sensore finite e testate.
Per chi richiede un sistema completo: sviluppiamo sensore, elettronica, firmware, interfacce e prototipi caratterizzati, fino alla produzione di volume.
Stiamo affiancando ai progetti custom una linea di encoder induttivi rotativi e lineari a catalogo, per applicazioni che non richiedono una geometria completamente dedicata.
Gli stessi segnali elettromagnetici che permettono di ricavare la posizione contengono informazioni sull'accoppiamento meccanico tra statore, target e parti circostanti. La tecnologia brevettata EMC Gems utilizza queste informazioni per riconoscere variazioni progressive, come aumento dell'eccentricità, disallineamento o allentamento del fissaggio. L'encoder può così diventare anche un punto di osservazione per la manutenzione predittiva, senza aggiungere un secondo sensore dedicato.
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