IT9009383A1

IT9009383A1 - Sensore di prossimita' induttivo e trasduttore di posizione con scala passiva

Info

Publication number: IT9009383A1
Application number: IT009383A
Authority: IT
Inventors: Alessandro Dreoni
Original assignee: Alessandro Dreoni
Priority date: 1990-05-03
Filing date: 1990-05-03
Publication date: 1991-11-03
Also published as: JPH05113302A; DE69122297T2; IT9009383A0; BR9101769A; US5233294A; EP0455613B1; EP0455613A2; DE69122297D1; IT1238726B; EP0455613A3

Description

Descrizione dell'Invenzione Industriale dal titolo: ”SENSORE DI PROSSIMITÀ' INDUTTIVO E TRASDUTTORE DI POSIZIONE CON SCALA PASSIVA"

RIASSUNTO

Un sensore di prossimità induttivo, comprendente un singolo tratto di filo sensore alimentato ad alta frequenza con un circuito elettronico di alimentazione per detto filo sensore, e mezzi per rilevare le maggiori perdite elettriche e la diminuzione di induttanza del filo sensore, in conseguenza della prossimità di un metallo per la rilevazione di esso; nonché un trasduttore di misura - lineare o rotativo - composto di una scala e cursore, dove il cursore è costituito da almeno un filo sensore e la scala è completamente passiva ed è costituita da cortocircuiti trasversali a passo costante, per intercettare parte del flusso magnetico prodotto; la quantità di flusso intercettato essendo ciclicamente variabile in funzione della posizione relativa assunta durante spostamenti relativi.

DESCRIZIONE

Elemento indispensabile in molti sistemi di automazione è il controllo preciso dei movimenti: sono quindi necessari dei misuratori di posizione (ri levatori di quote o trasduttori di posizione) che possono essere lineari o angolari. Esistono numerosi tipi di trasduttori; quelli più in uso sono:

Tipi rotativi

1) Resolver o sincro: sono trasformatori rotanti con uno o più avvolgimenti primari alimentati a corrente alternata e almeno due avvolgimenti secondari che forniscono una tensione, che ha la stessa frequenza primaria, modulata in ampiezza per effetto della variazione della mutua induzione. Esistono in varie forme costruttive, inclusi tipi multipolari con elevata precisione;

2) Inductosyn rotativo: è in pratica un resolver multipolare sviluppato in piano i cui avvolgimenti, ridotti a una sola spira, sono costituiti da greche ricavate su un circuito stampato;

3) Encoder ottivo rotativo: è costituito da un emettitore di luce, da una griglia di modulazione della luce riflessa o trasmessa funzione della posizione, da più elementi fotosensibili che generano correnti elettriche modulate e dalle quali è possibile la misura della posizione.

Tipi lineari

1) Inductosyn lineare: è identico al tipo rotativo, con la sola differenza che le greche sono disposte in linea retta anziché su una circonferenza;

2) Riga ottica: il principio è identico all'encoder ottico rotativo. La "scala" lineare reca impressa una rigatura riflettente a passo costante, mentre il cursore contiene la fonte di luce e i riferimenti;

3) Scala magnetica; la "scala" lineare è costituita da una serie di righe, come per la riga ottica, solo che esse sono costituite da magnetini elementari alternativamente di polarità Nord/Sud. Il cursore reca la "testina di lettura" e i circuiti di decodifica.

I Sistemi a Laser, molto più precisi di tutti quelli elencati, hanno normale applicazione solo come strumenti di riferimento per il loro alto costo e la difficoltà di applicazione in ambiente industriale.

I sistemi a induzione (resolver, sincro, inductosyn) , che hanno tra l'altro un'applicazione più difficoltosa perché richiedono collegamenti elettrici su entrambe le parti in movimento relativo, stanno cedendo il passo a sistemi di tipo ottico, che permettono buone precisioni a costi contenuti. Risulta però sempre più evidente, soprattutto per impianti fortemente automatizzati, l'insufficiente affidabilità dei sistemi ottici, dovuta sia allo sporco (olio, acqua, polvere), che opacizza gli elementi riflettenti, che alla intrinseca scarsa affidabilità dei generatori di luce (lampadine o LED).

Oggetto della presente invenzioneamouno speciale sensore di prossimità e i suoi derivati, trasduttori di posizione induttivi con scala passiva, che uniscono la precisione e la semplicità di montaggio dei sistemi ottici (che hanno la scala passiva) alla robustezza ed affidabilità dei sistemi a induzione (poco sensibili allo sporco e privi di elementi inaffidabili).

Secondo l'invenzione, è previsto un sensore di prossimità induttivo, che comprende un singolo tratto di filo sensore di cui è sfruttato il campo magnetico, alimentato ad alta frequenza, un circuito elettronico di alimentazione per detto filo sensore, e mezzi per rilevare le maggiori perdite elettriche e la diminuzione di induttanza del filo sensore, in conseguenza della prossimità di un metallo per la rilevazione di esso.

Possono essere previsti due identici fili sensori, disposti con uscite in differenziale ed affacciati ad un attuatore passivo con forma geometrica tale da dare presenza di metallo di fronte a un filo e assenza di metallo di fronte all'altro.

Vantaggiosamente un filo sensore può essere alimentato con una tensione quadra a frequenza elevata. La tensione quadra può essere ottenuta con due interruttori disaccoppiati a condensatore ed il segnale proporzionale alle perdite è ricavato dalla corrente di alimentazione del circuito che genera la tensione quadra; in alternativa, la tensione quadra può essere ottenuta con quattro interruttori disposti a ponte, ed il segnale proporzionale alle perdite è sempre ricavato dalla corrente di alimentazione del circuito che genera la tensione quadra.

Può essere previsto un trasformatore in discesa con elevato rapporto spire, interposto tra il circuito di alimentazione ed il filo sensore. Il trasformatore può comportare una unica spira secondaria, la quale può essere costituita da una o più strisce di conduttore strettamente avvolto sul primario.

Un trasduttore di misura lineare o rotativo secondo un altro oggetto dell'invenzione - composto di una scala e di un cursore - può avere il cursore costituito da almeno un filo sensore e la scala è completamente passiva e costituita da cortocircuiti trasversali a passo costante, per intercettare parte del flusso magnetico prodotto; la quantità di flusso intercettato è ciclicamente variabile in funzione della posizione relativa assunta durante spostamenti relativi.

La scala può essere sviluppata come una serie di spire in cortocircuito, e può comprendere ulteriori cortocircuiti longitudinali per frazionare le spire.

In alternativa la scala può essere sviluppata come una massa metallica incisa, per formare risalti a barra paralleli ed equidistanti.

In una vantaggiosa forma di attuazione, il filo sensore è disposto in forma di greca, con elementi a passo costante e pari al passo della scala.

Il trasduttore può comprendere due greche poste sul cursore e sfasate di 180 gradi meccanici rispetto a un passo della scala, in modo tale per cui un segnale sinusoidale è ricavato dalla differenza di effetto su dette due greche.

Il trasduttore può comprendere due coppie di greche sfasate tra loro di 90 gradi meccanici rispetto a un passo della scala considerato di 360 gradi; in questo modo due segnali sfasati di 90 gradi (seno e coseno) sono ottenuti da dette due coppie. Le quattro greche possono essere poste nell'ordine 0, 90, 270, 180 gradi.

La scala del trasduttore può essere costituita da un grigliato con cortocircuiti trasversali e longitudinali, oppure ricavata da metallo pieno recante incisioni trasversali a passo costante.

Per consentire la ripresa dello zero, viene prevista una pista parallela e sincronizzata alla scala; il sensore di prossimità coopera anche con detta o dette piste. In pratica possono essere previste due piste, che presentano l'una presenza continua e l'altra assenza continua di metallo; i due assetti sono invertiti in corrispondenza del riferimento "zero". Sulla pista di ripresa di zero possono essere riportate incisioni codificate che permettono con un piccolo spostamento la lettura della posizione assoluta.

La codifica delle informazioni relative alla posizione assoluta può essere ottenuta con un codice non equivoco, rappresentato da più pacchetti di bit, in cui un pacchetto contiene una configurazione non ripetibile che costituisce il sincronismo.

Il trovato verrà meglio compreso seguendo la descrizione e l'unito disegno, il cjuale mostra una pratica esemplificazione non limitativa del trovato stesso. Nel disegno:

Fig. 1 mostra uno schema di principio tradizionale;

Fig. 2 mostra uno schema di trasduttore di posizione di lunghezza indefinita;

Fig. 3 mostra uno schema prospettico della soluzione in oggetto,

Fig. 4 essendo lo stesso schema con la presenza di un conduttore nel flusso magnetico;

Figg. 5 e 6 mostrano possibili schemi di circuiti di alimentazione e rispettivi grafici di tensione e corrente ;

Fig. 7 mostra prospetticamente uno schema di realizzazione del gruppo comprendente un trasformatore in discesa, mentre

Fig. 8 ne è uno schema in sezione;

Fig. 9 mostra un circuito con due sensori;

Figg. 10, 11 e 12 mostrano una scala a spire multiple in cortocircuito,

Fig. 13 essendo una variante rispetto alla Fig. 10;

Fig. 14 mostra una scala incisa su blocco metallico ;

Figg. 15, 16 e 17 mostrano esecuzioni con sensori multipli, che a gruppi sfalsati;

Fig. 18 mostra una disposizione modificata con sensori sfalsati di 90°, per misure più precise;

Fig. 19 mostra un sistema per la ripresa dello zero.

Principio fisico del sensore

Se si alimenta (Fig. 1) un avvolgimento elettrico 3 con corrente alternata da 5, si ottiene nello spazio circostante un campo magnetico 7 con frequenza uguale a quella della corrente di alimentazione. In una spira in cortocircuito 9 immersa in questo campo magnetico si generano correnti indotte che danno:

- perdite di potenza (per correnti di Foucault) - una diminuzione dell'induttanza equivalente del circuito di alimentazione comprendente l'avvolgimento 3.

Questo principio è largamente usato nei sensori di prossimità induttivi, che in vari modi sfruttano le variazioni "riflesse" sul circuito di alimentazione per rivelare la presenza o meno del metallo.

E' possibile costruire un trasduttore di posizione di una lunghezza qualsiasi con un sistema come in Fig. 2. La scala 12, completamente passiva, è costituita da una sequenza di pieni 12A e vuoti 12B di metallo con passo p costante; il cursore, costituito da due sensori di prossimità 14A e 14B disposti a distanza di 1/4 di passo (90 gradi), fornisce, in funzione della posizione relativa rispetto alla scala, due segnali VI e V2, sfasati di 90 gradi; un contatore bidirezionale che riceve i due segnali conta i cicli e quindi fornisce la posizione.

Questo sistema, se impiega le normali tecniche dei sensori di prossimità, può dare precisioni di misura al massimo dell'ordine di 0,1 mm, che sono insuffid enti per molte applicazioni. La ragione della imprecisione è che non si riesce a "incanalare" in una geometria fine e ripetibile il flusso magnetico prodotto.

Se però si elimina il nucleo ferromagnetico e si riduce l'avvolgimento ad un solo tratto di filo 16 (Fig. 3), le linee di flusso magnetico generato 18 sono strettamente controllate dalla geometria del filo; inoltre l'induzione magnetica è molto forte nelle immediate vicinanze del filo, diventando trascurabile a distanze di pochi diametri.

Se un metallo conduttore 20 passa vicino al filo 16 (Fig. 4) viene intercettata parte del flusso magnetico 18; all'interno del metallo si generano correnti indotte in cortocircuito che, come nei normali sensori di prossimità, dissipano energia e diminuiscono l'induttanza del filo sensore.

L'applicazione pratica di questo principio, che in normali condizioni fornisce un effetto inapprezzabile, è possibile con una speciale geometria del filo sensore, e con un adeguato circuito elettronico di alimentazione.

Per massimizzare l'effetto si deve:

- fare in modo che il passaggio di corrente nel filo sensore 16 sia limitato principalmente dall'induttanza del filo stesso (che cambia in presenza di metallo) più che dalla resistenza propria (che rimane fissa) e dalle induttanze e resistenze del circuito di alimentazione;

- disporre di un circuito di alimentazione sensibile e preciso, che permetta la misura della minima variazione di perdite prodotta dalla vicinanza del metallo.

Si nota comunque sempre la presenza di perdite fisse (sia nel filo sensore che nell'alimentazione) le quali, con le loro fluttuazioni dovute soprattutto alle variazioni di temperatura, possono diminuire la precisione della misura.

Per ottenere la cancellazione delle perdite fisse, si dispongono due fili sensori, alimentati con circuiti identici ed usati in differenziale. L'attuatone passivo (ossia il metallo affacciato al filo sensore) deve essere realizzato in modo tale che, se è presente il metallo davanti a un filo sensore, non è presente davanti all'altro e viceversa; la differenza delle uscite dei due sensori cancella le perdite fisse e dà un preciso risultato.

Circuito elettronico di alimentazione

La frequenza di alimentazione deve essere alta (ordine di grandezza 1 megahertz e più) per massimizzare l'effetto utile induttivo rispetto alle resistenze ohmiche che mascherano il risultato: l'alta frequenza è anche conveniente perché permette un più semplice filtraggio dei residui di alternata dovuti all'-alimentazione e quindi in definitiva una maggiore velocità alla quale è possibile il rilevamento.

L'alimentazione ad alta frequenza del trasduttore non è sinusoidale ma quadra. Un circuito di principio è riportato in Fig. 5. per un semiperiodo è chiuso l'interruttore 24 e per un semiperiodo è chiuso quello 26. Tramite un condensatore di accoppiamento 28 la tensione quadra (valore VL) generata è applicata al carico L, che si può considerare in prima approssimazione composto di induttanza e resistenza in serie. La corrente di carico a regime IL è perciò costituita da una successione di esponenziali che danno un andamento quasi triangolare. La corrente di carico fluisce nell'alimentazione nel semiperiodo in cui l'interruttore 24 è chiuso mentre ricircola sul carico stesso quando è chiuso l'interruttore 26. Se non ci sono perdite negli interruttori e la resistenza equivalente del carico è zero, la corrente media di alimentazione IA è nulla; se invece ci sono delle perdite, sia sugli interruttori che sul carico, la corrente media di alimentazione non è più zero: anche senza una dettagliata analisi circuitale è evidente per il principio di conservazione dell'energia che la potenza di alimentazione (corrente media IA per tensione continua E) è pari alla somma di tutte le potenze perdute.

La corrente media di alimentazione costituisce perciò il segnale utilizzabile in quanto, in presenza di metallo affacciato al filo sensore, esso aumenta sia per le maggiori perdite direttamente provocate, sia per le perdite dovute alla maggiore corrente richiamata dalla diminuzione di induttanza.

Una possibile variazione del circuito di alimentazione è indicata in Fig. 6: con una connessione a ponte ad H è eliminato il condensatore di accoppiamento. Il funzionamento è sostanzialmente lo stesso. Due coppie di interruttori 24A, 24B e 30A, 30B sono disposti in simmetria rispetto al ramo in cui è inserito il carico L.

Gli interruttori eli Figg. 5 e 6 possono essere transistori MOS, oppure, ancora più semplicemente, una coppia di interruttori può essere ricavata da una sezione di circuito integrato in tecnologia CMOS veloce (serie 74HC.. oppure 74AC.. o simile) che contiene un interruttore verso l'alimentazione e uno verso massa.

Non è conveniente alimentare direttamente il filo sensore, almeno con la tecnologia elettronica attuale, perché diventano troppo alte le perdite sugli interruttori, tanto da mascherare le perdite sul carico e le variazioni di induttanza da rivelare. Si interpone allora un trasformatore in discesa, che ha anche il pregio di isolare galvanicamente il filo sensore, che è esposto all'esterno e quindi può produrre indesiderate dispersioni verso massa. Nella Figg.7,8 è mostrato un trasformatore 34 costituito da un nucleo toroidale in ferrite 36, su cui sono avvolte le spire primarie 38. L'unica spira secondaria 40, che deve presentare bassissime resistenza ed induttanza proprie, per non mascherare l'effetto utile, è costituita da una o più strisce di rame strettamente sovrapposte al primario e saldate sul circuito stampato 42. Con 43 è indicata la scala passiva, costituita da pieni e vuoti nella massa metallica.

Sullo stesso circuito stampato 42, che supporta il trasformatore 34- e l'elettronica di comando, ma sulla faccia opposta, è ricavato il filo sensore 44. per minimizzare induttanze e resistenze disperse di secondario, ogni trasformatore è montato immediatamente sopra al filo sensore 44, che viene alimentato con i fori metallizzati 46.

Due circuiti sono necessari per ottenere l'effetto differenziale e quindi la cancellazione delle perdite fisse: un circuito semplificato risultante è rappresentato in Fig. 9.

Nel circuito complessivo sono presenti due sezioni identiche, ognuna composta da: un circuito integrato lei e Ic2, che contiene gli interruttori, comandato dal segnale quadro VQ ad alta frequenza; un condensatore di accoppiamento C3 e C4; un trasformatore in discesa e di isolamento TI e T2 per il rispettivo sensore W; un condensatore di filtro CI e C2; una resistenza sensore di corrente RI e R2. Il circuito integrato Ic3 amplifica in differenziale le due tensioni rappresentative della corrente e quindi genera il segnale in corrente continua di uscita Vu.

Cursore e scala per sistema di misura

Se viene fatto scorrere di fronte al filo sensore 52 una "scala" 54 (in Fig. 10), costituita da una serie di spire in cortocircuito, il flusso cortocircuitato Bc è massimo nella posizione di Fig. 11, ed è minimo nella posizione di Fig. 12: le perdite indotte dal filo sensore assumono un andamento sinusoidale in funzione della posizione relativa tra scala 54 e filo sensore 52.

L'efficienza è limitata dalla resistenza e dall'induttanza proprie della spira in cortocircuito: se la scala è costituita da conduttori disposti su un isolante (tecnologia tipo circuito stampato), si può ridurre la lunghezza della spira in cortocircuito tagliandola con cortocircuiti longitudinali 54A che non disturbano l'alternanza pieno/vuoto: la scala assume l'aspetto di un grigliato come in Fig. 13. Efficienza ancora migliore ha una scala incisa su metallo pieno, come quella 43 di Fig. 8 e come indicato prospetticamente con 54B in Fig. 14. Inoltre dovrà essere opportunamente scelto il rapporto pieno/vuoto della scala in modo da massimizzare la differenza di effetto tra le due posizioni di massima e minima concatenazione.

E' anche opportuno fare in modo che la misura sia effettuata non su un singolo cortocircuito della scala, ma che risulti come media su più cortocircuiti: in questo modo assumono minore importanza le eventuali imprecisioni meccaniche presenti localmente sulla scala. Il filo WM che compone il cursore assume la forma di una greca (Fig. 15) con più elementi trasversali WME disposti a passo identico a quello della scala come quella 56; l'effetto risultante è la somma dei contributi di ogni singolo elemento WME della greca, con conseguente diminuzione dell'errore prodotto da una imprecisione meccanica su un singolo elemento della scala.

L'effetto differenziale e la cancellazione delle perdite fisse si ha ( vedere Figg. 16 e 17} disponendo due greche WM1 e WM2 lungo l'asse longitudinale del trasduttore ad una distanza pari a un multiplo del passo fra i risalti della scala 56 più 1/2 passo: la differenza delle uscite VI e V2, fornite ad un sommatone 58, è una sinusoide Vu a valore medio zero, bene utilizzabile per la misura della posizione (Fig. 17).

Poiché per una misura non equivoca di posizione all'interno di un passo occorrono due sinusoidi (seno e coseno, 0 e 90 gradi) si dispongono altre due greche (sempre da usare in differenziale) distanti dalle prime il solito multiplo del passo più 1/4 e 3/4 di passo. Come si vede in Fig. 18, in questo caso il cursore 60, che contiene le greche di alimentazione, comprende quattro greche disposte sull'asse longitudinale del rilevatore a distanze di un multiplo del passo più 0, 1/2 e 1/4, 3/4 di passo (ossia 0, 180, 90, 270 gradi meccanici su 360 gradi di un passo). Con 62 è indicata la scala.

Agli effetti degli allungamenti termici si può considerare ogni coppia concentrata nel punto intermedio di simmetria. Per evitare modulazioni di misura provocate da allungamenti termici, è bene che i punti di simmetria della coppia seno e della coppia coseno siano il più possibile vicini: ciò si ottiene disponendo le greche nell'ordine: 0, 90, 270, 180 gradi, per avere praticamente la coincidenza dei punti di Simmetria.

Il cursore 60 assume la forma schematizzata in Fig. 18. I segnali forniti sono Vs (seno) e VC (coseno), ottenuti dai segnali Vo, V180 e dai segnali V90 e V270 .

Sistema di ripresa dello zero

Importante elemento accessorio del trasduttore è il sistema di ripresa dello zero: la misura infatti è "incrementale" e non "assoluta" in quanto è rilevabile la posizione all'interno del passo ma non è possibile a priori determinare quale è il passo interessato.

A valle del trasduttore possono essere disposti opportuni accumulatori di passo che, a partire da una posizione certa, mantengano la memoria della posizione raggiunta. Peraltro è compito del trasduttore fornire la posizione certa di partenza.

Lo stesso tipo di sensore di prossimità usato per la misura - questa volta però usando un singolo filo sensore e non una greca - può essere usato anche per ottenere una marca di zero. A questo scopo si può disporre, parallela alla scala, una pista che reca una incisione nel punto di zero, per darne il segnale.

Per facilitare la decisione sulla direzione da prendere per trovare il riferimento di zero, può essere usato un gradino anziché una sottile incisione: da un lato si ha presenza continua di metallo e dall'altro assenza continua. Sono necessarie due piste complementari per ottenere l'effetto differenziale e una precisa sincronizzazione con un cortocircuito trasversale della scala: la geometria della scala assume la forma di Fig. 19, nella quale in nero sono indicate le parti scavate senza metallo; con 66 è indicata la scala con metallo in segmenti trasversali, e con 68 e 69 sono indicate le due piste a pieno e vuoto longitudinali ed opposte, e sfalsate fra loro per definire lo "zero" .

Invece di incidere sulla pista di zero un'unica marca, si può incidere una informazione codificata, sempre sincronizzata con la scala di misura, che permette, con uno spostamento di pochi passi, la lettura assoluta della posizione.

La codifica dei pieni/vuoti sulla pista dello zero è fatta in modo non equivoco come di seguito descritto .

I singoli bit di informazione (ricavabili dalla presenza o meno di metallo in corrispondenza di un passo della scala) sono raggruppati in pacchetti di 'b' bit ciascuno. Una posizione assoluta è codificata in 'ρ' pacchetti, di cui il primo è di sincronismo ed è riconoscibile per la sua codifica unica. I pacchetti di dati hanno il primo bit sempre uguale a '0', mentre il pacchetto di sincronismo ha tutti i bit (incluso il primo) uguali a '1'. Poiché ogni pacchetto di dati contiene "b-l" bit di informazione (il primo non è usabile perché è sempre zero) e sono disponibili "p-1" pacchetti per ogni gruppo, si ha che una informazione assoluta di (b-1)*(p-1) bit è ottenibile in b*p passi. La corsa non equivoca è perciò pari a:

b * p * 2 exp ((b-1)*(p-1)) passi.

Per esempio se si usano quattro pacchetti di 4 bit, si ottengono 9 bit (512 posizioni) di informazione con 4*4=16 passi. Nel caso che il passo della pista di zero coincida con un passo della scala e sia 1 mm, ciò consente una misura assoluta su 16*512=8192 mm di corsa: si potranno usare numeri diversi nel caso che la corsa sia insufficiente.

Se si assegna il valore 1 alla presenza di metallo e 0 al vuoto, si potrà avere una codifica coma· segue:

111100000000 00001111000000000001 11110000000000101111 0 ..

In generale in un blocco di quattro pacchetti si avrà la configurazione:

... 1111 Oxxx Oxxx Oxxx ... dove x sta per un dato (1 o 0)

Sarà facile a un sistema di elaborazione a valle riconoscere la sequenza unica di sincronismo di 5 bit '111X0' e quindi ricostruire la posizione assoluta.

In Fig. 20 sono riportate le configurazioni della scala 70, con in nero le parti scavate senza metallo, e del cursore 72 complete di pista codificata per la ripresa dello zero.

Sulla scala 70 sono ricavate:

- una pista S21 che contiene la successione di cortocircuiti trasversali a passo costante "p" da usare per la misura fine;

- una pista SII che contiene l'informazione codificata relativa alla posizione assoluta; si è segnata la sequenza di 1 e 0 corrispondente ai bit di informazione;

- una pista S31 che contiene l'informazione codificata complementare alla pista SII.

Sul cursore 72, che è visto dal lato affacciato alla scala 70, i numeri ni n2 n3 n4 sono interi ed indicano le distanze delle quattro greche Gli, G22, G33, G44, sfasate di 0, 90, 270, 180 gradi; sono anche indicati i due sensori Wll e W22 per le piste codificate, costituiti da un semplice tratto di conduttore.

Le scale ed i cursori sono stati finora rappresentati in forma lineare. Nel caso di trasduttore rotativo, la configurazione è identica, salvo che l'asse longitudinale come quello A-Adel sistema di misura ha sviluppo circonferenziale.

Due possono essere le configurazioni pratiche nel caso di trasduttore circolare:

- nella prima la scala ed il cursore sono disposti su una corona circolare e quindi sono affacciati frontalmente;

- nella seconda la scala è ricavata su una superficie cilindrica (come la dentatura di un ingranaggio diritto) mentre il cursore, opportunamente incurvato, è affacciato lateralmente.

E' inteso che il disegno non mostra che una esemplificazione data solo quale dimostrazione pratica del trovato, potendo esso trovato variare nelle forme e disposizioni senza peraltro uscire dall'ambito del concetto che informa il trovato stesso. L'eventuale presenza di numeri di riferimento nelle rivendicazioni accluse ha lo scopo di facilitare la lettura delle rivendicazioni con riferimento alla descrizione ed al disegno, e non limita l'ambito della protezione rappresentata dalle rivendicazioni.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Sensore di prossimità induttivo, caratterizzato dal fatto di comprendere un singolo tratto di filo sensore (44, 52, WME) di cui è sfruttato il campo magnetico, alimentato ad alta frequenza, un circuito elettronico di alimentazione per detto filo sensore, e mezzi per rilevare le maggiori perdite elettriche e la diminuzione di induttanza del filo sensore, in conseguenza della prossimità di un metallo per la rilevazione di esso.
2. Sensore come da rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che due identici fili sensori (14A, 14B) sono disposti con uscite in differenziale e sono affacciati ad un attuatore passivo (12) con forma geometrica (12A, 12B) tale da dare presenza di metallo di fronte a un filo e assenza di metallo di fronte all'altro.
3. Sensore come da rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che il filo sensore è alimentato con una tensione quadra a frequenza elevata.
4. Sensore come da rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che la tensione quadra è ottenuta con due interruttori disaccoppiati a condensatore (9) e che il segnale proporzionale alle perdite è ricavato dalla corrente di alimentazione del circuito che genera la tensione quadra.
5. Sensore come da rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che la tensione quadra è ottenuta con quattro interruttori disposti a ponte e che il segnale proporzionale alle perdite è ricavato dalla corrente di alimentazione del circuito che genera la tensione quadra.
6. Sensore come da una almeno delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere un trasformatore in discesa (34; TI, T2) con elevato rapporto spire, interposto tra il circuito di alimentazione ed il filo sensore.
7. Sensore come da rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che il trasformatore comporta una unica spira secondaria, e che essa è costituita da una o più strisce di conduttore (40) strettamente avvolto sul primario (38).
8. Un sensore di prossimità induttivo come descritto ed illustrato.
9. Un trasduttore di misura lineare o rotativo, composto di una scala e di un cursore, caratterizzato dal fatto che il cursore è costituito da almeno un filo sensore (16, 44, 52, WM1, WM2, 60, Gli, G22, G33, G44) e la scala è completamente passiva ed è costituita da cortocircuiti trasversali (54, 56, 62, 66, 70) a passo costante, per intercettare parte del flusso magnetico prodotto; la quantità di flusso intercettato essendo ciclicamente variabile in funzione della posizione relativa assunta durante spostamenti relativi.
10. Trasduttore come da rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che la scala è sviluppata come una serie di spire (54) in cortocircuito.
11. Trasduttore come da rivendicazioni 9 e 10, caratterizzato dal fatto che la scala può comprendere ulteriori cortocircuiti (54A) longitudinali per frazionare le spire.
12. Trasduttore come da rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che la scala è sviluppata come una massa metallica incisa (54B, 56, 62) per formare risalti a barra paralleli ed equidistanti.
13. Trasduttore come da rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che il filo sensore è disposto in forma di greca (WME ; WM1, WM2; 60; Gli, G22, G33⁄4 G44)con elementi a passo costante e pari al passo della scala.
14. Trasduttore come almeno da rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto di comprendere due greche (WM1, WM2) poste sul cursore e sfasate di 180 gradi meccanici rispetto a un passo della scala, in modo tale per cui un segnale sinusoidale è ricavato dalla differenza di effetto su dette due greche.
15. Trasduttore come da rivendicazioni 9 e 14, caratterizzato dal fatto di comprendere due coppie di greche (60) sfasate tra loro di 90 gradi meccanici rispetto a un passo della scala considerato di 360 gradi, in modo tale per cui due segnali sfasati di 90 gradi (seno e coseno) sono ottenuti da dette due coppie.
16. Trasduttore come da rivendicazione 15, caratterizzato dal fatto che le quattro greche sono poste nell'ordine 0, 90, 270, 180 gradi.
17. Trasduttore come da una almeno delle rivendicazioni 9 e seguenti, caratterizzato dal fatto che la scala è costituita da un grigliato (54, 54A) con cortocircuiti trasversali e longitudinali.
18. Trasduttore come da una almeno delle rivendicazioni 9 e seguenti, caratterizzato dal fatto che la scala è ricavata da metallo pieno recante incisioni trasversali a passo costante (43, 54, 56, 62).
19. Trasduttore come da una almeno delle rivendicazioni 9 e seguenti, caratterizzato dal fatto che, parallela e sincronizzata alla scala (66; S21), è prevista almeno una pista (68; SII, S31) che permette la ripresa dello zero, e che il sensore di prossimità coopera anche con detta o dette piste.
20. Trasduttore come da rivendicazione 19, caratterizzato dal fatto che due piste (68; 69) presentano l'una presenza continua e l'altra assenza continua di metallo, i due assetti essendo invertiti in corrispondenza del riferimento "zero".
21. Trasduttore come da rivendicazione 19, caratterizzato dal fatto che sulla pista di ripresa di zero sono riportate incisioni codificate che permettono con un piccolo spostamento la lettura della posizione assoluta.
22. Trasduttore come da rivendicazione 20, caratterizzato dal fatto che la codifica delle informazioni relative alla posizione assoluta è ottenuta con un codice non equivoco, rappresentato da più pacchetti di bit, in cui un pacchetto contiene una configurazione non ripetibile che costituisce il sincronismo.