INFORMAZIONI GENERALI

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1 INFORMAZIONI GENERALI SmarSens INTRODUZIONE SmarSens è una gamma di encoder Hohner che implementano in un solo encoder la possibilità di disporre di segnali assoluti e incrementali. Il loro design compatto, robusto e le interfacce di comunicazione disponibili fanno dello SmarSens un prodotto adattato alle necessità reali del cliente. L'implementazione mediante un OptoASIC offre un alto grado di integrazione optoelettronica. La gamma di encoder SmarSens è adatta a una grande varietà di applicazioni quali ad esempio aerogeneratori, ascensori ecc. SEGNALI INCREMENTALI A, C B, D 360º elect. 90º elect. A-nA, C-nC Aas,Cas Aat,Cat Aai,Cai nb, nd na, nc Bai,Dai Bat,Dat Bas,Das B-nB, D-nD Z nz Z-nZ Zat A, na, B, nb C, nc, D, nd Ampiezza Vpp Offset / Assimmetria Rapporto di ampiezza A/B Sfasamento A/B 0,5±20% 2,5±10% - - A - na 1±20% Aas-Aai /(2*( Aas + Aai )) B - nb 1±20% Bas-Bai /(2*( Bas + Bai )) C - nc 1±20% Cas-Cai /(2*( Cas + Cai )) D - nd 1±20% Das-Dai /(2*( Das + Dai )) Z, nz 0,5±20% 2,5±10% Z - nz 1±20% 0.8 to º±10º A: Señal cosinus incremental B: Señal sinus incremental C: Señal cosinus absoluto D: Señal sinus absoluto Z: Señal cero Le uscite sinusoidali sono molto utilizzate in sistemi che richiedono interpolazione, dando una maggiore risoluzione che in una parte multigiro. Ci sono segnali incrementali, A e B, il segnale A (coseno) è spostato di 90ª dal segnale B (seno), Vi sono anche segnali assoluti C e D, anche il segnale C (coseno) è spostato di 90º dal segnale D (seno). Il valore medio dei segnali A, B, C e D e delle loro uscite negate na, nb, nc ed nd è di 2,5 Vdc. Nei segnali incrementali il segnale na/ncos è spostato di 180º dal segnale A/COS, il segnale nb/nsen è spostato di 180º dal segnale B/SEN, così come nei segnali assoluti, il segnale nc/ncos è spostato di 180º dal segnale C/COS, il segnale nd/nsen è spostato di 180º dal segnale D/SEN. Il valore della tensione "picco a picco" va da 0,4 Vpp a 0,6Vpp. Nell'ingresso di controllo i segnali seno e coseno si adattano a un segnale da 0,8Vpp a 1 Vpp per interpolare il loro valore; questi segnali sono A-nA, B-nB, C-nC e D-nD. INTERFACCIA SSI In molti casi i dati trasmessi da un sistema a un altro sono soggetti a campi magnetici e a rumori. Utilizzando un'interfaccia standard come l'rs- 422 si riducono gli effetti prodotti da queste perturbazioni. L'SSI (Synchronous Serial Interface) è uno standard di uscita industriale che ha bisogno di solo 4 linee per realizzare la trasmissione di dati. Questo sistema di trasmissione per encoder assoluti offre diversi vantaggi rispetto alla tradizionale trasmissione in parallelo e ai metodi seriali asincroni: Inferiore numero di componenti. Sistema di cablaggio semplice. La trasmissione di dati fra l'encoder e il recettore è controllata dal segnale di clock del recettore. Alte velocità di trasmissione, in funzione della distanza e della trama di dati da trasmettere. L'interfaccia SSI per la comunicazione richiede un master (per esempio una lettera di acquisto di dati SSI) e di un slave (l'encoder). Il master genera i segnali CLK e la loro uscita negata, mentre lo slave genera i segnali DATA e la loro uscita negata. La comunicazione è unidirezionale. In stato di riposo, CLK e DATA hanno valore 1 (valore alto). Nello stato di acquisizione di dati, il master genera una raffica di impulsi dello stesso periodo T e lo slave risponderà con un bit d'informazione per ogni impulso, anche in questo csao di durata T. I segnali CLK e DATA sono sincronizzati. Per iniziare la trasmissione il master metterà il segnale CLK a 0 (valore basso) e, successivamente, invierà gli impulsi. Per terminare la trama, il master manterrà per tm secondi il segnale CLK a 1 e successivamente il segnale SLO passerà anch'esso a essere 1. A questo punto, il master potrà interrogare nuovamente lo slave. I bit inviati durante una raffica di impulsi del master si chiamano trama. Nell'SSI la dimensione standard delle trame è di 13 o 25 bit, sebbene siano possibili anche altre dimensioni

2 INFORMAZIONI GENERALI SmarSens Nel modo monogiro le informazioni si trasmettono in trame SSI di minimo 13 bit standard. Nel caso in cui la risoluzione monogiro sia superiore a 13 bit, la trama durerà n bit, dove n è il numero di bit della risoluzione monogiro. Nell'invio seriale il primo bit di dati trasmesso è il bit più pesante (MSB) della trama e l'ultimo è quello meno pesante (LSB). Se la risoluzione è inferiore a 13 bit, lo spazio della trama che avanza fino a giungere ai 13 bit si riempirà con degli zeri. Nella Figura SSI1 si può notare la trama inviata quando la risoluzione è inferiore a 13 bit e quando è superiore. In tutte le trame SSI, sia in modo monogiro, multigiro o esteso, si possono aggiungere i bit di Allarme(Alarm) e Parità(Parity), attivando i relativi bit di configurazione. Per opzione predefinita, questi bit non si invano nella trama. Nel modo multigiro le informazioni si trasmettono in trame standard SSI da 25 bit per risoluzioni monogiri inferiori a a 14 bit. I 12 bit della parte monogiro si trasmettono all'inizio, cominciando dal bit più pesante fino a quello meno pesante. Successivamente, si trasmettono i bit della parte monogiro, cominciando dal bit più pesante della trama. Se la risoluzione monogiro è inferiore a 13 bit, i bit della trama che avanzano saranno degli zeri. Se la risoluzioni monogiro è superiore a 13 bit, la dimensione della trama sarà di 25+(n-13) bit, dove n è il numero di bit della risoluzione monogiro. Nella Figura SSI2 si può vedere il caso per la risoluzione monogiro uguale o inferiore a 13 bit e il caso per risoluzioni superiori a 13 bit monogiro. Nel modo SSI esteso la lunghezza della trama è variabile e dipende dalle informazioni inviate. Prima si trasmettono i dati della parte multigiro, con una lunghezza variabile di 0(solo monogiro) o 12 bit, dal bit più pesante a quello meno pesante. Successivamente, la parte monogiro, anche in questo caso dal bit più pesante fino a quello meno pesante. La lunghezza può variare a seconda della risoluzione della parte monogiro, da 10 bit a 14 bit. Una volta trasmesso il bit meno pesante si invieranno i bit di Allarme(Alarm) e di Allerta(Warning). Come misura di rilevamento di errori nella trasmissione si genererà un CRC a 6 bit, con il polinomio 43h, dell'informazione elaborata finora (multigiro+monogiro+allarme+allerta) che si trasmetterà dopo il bit di Allerta. Successivamente, si invierà l'informazione sulla temperatura del sensore incapsulato in 8 bit, e infine si calcolerà un CRC, con il polinomio 13h, che chiuderà la trama da trasmettere, di 4 bit per gli 8 bit di dati della temperatura del sensore. Nella Figura SSI3 si può vedere il formato della trama in SSI ampliato. In tutti i casi il valore di T deve essere compreso fra 1µs e 10µs, e tm deve essere superiore a 40µs. Per funzionare correttamente, si deve configurare il registro di configurazione dell'encoder che permette la compatibilità SSI-BISS.

3 INFORMAZIONI GENERALI SmarSens INTERFACCIA BISS Questo standard di comunicazione multipunto seriale è aperto ed è di facile uso. È simile all'ssi ma il controllo (o master) interagisce con i sensori programmando i diversi parametri di ogni sensore, nonché leggendo i diversi registri di stato. Per questo motivo il BiSS ( Bidirectional interface Serial Synchronous ), a differenza dell'ssi, è bidirezionale. La comunicazione può variare da 17KHz a 4MHz di frequenza in condizioni ideali. Per distanze sensore-controllo lunghe, questa frequenza diminuisce gradualmente. Il numero massimo di slave per ogni master, come questo encoder, che si può collegare a un controllo è di quattro. Nella Figura BISS1 si illustra in modo grafico il collegamento di fino a quattro slave con il master. L'ultimo slave della catena deve avere l'ingresso SLI a GND. Fisicamente ciò significa che SLI+ deve collegarsi a GND e SLI- a 5V. Quando gli encoder funzioneranno con altri slave che non sono encoder, questi si dovranno collocare nella catena con gli identificatori più bassi, a cominciare dall'uno. L'uso di più di un slave con il master fa sì che la frequenza massima di lavoro dell'encoder si divida per il numero di slave collegati, a causa del tempo che dovrà impiegare per trasmettere i dati degli altri slave. Il bit multiciclo o multitrama non ha senso in una sola trama, ne ha però in varie trame, e apporta le informazioni sulla temperatura dell'encoder. Questa temperatura è codificata a 8 bit e si trasmette ogni bit in una trama di lettura di dati dell'encoder diversa. Inoltre, tutto il ciclo multitrama comprende un bit di avvio o start, per indicare l'inizio di MCD, successivamente gli 8 bit, il CRC a 4 bit con polinomio generatore 0x13h e, alla fine, un bit di arresto o stop. In totale, la lettura della temperatura dell'encoder dura 16 trame di lettura di dati. Nella Figura BISS3 si vede il particolare di questo tipo di trasmissione. Il bit multiciclo o multitrama non ha senso in una sola trama, ne ha però in varie trame, e apporta le informazioni sulla temperatura dell'encoder. Questa temperatura è codificata a 8 bit e si trasmette ogni bit in una trama di lettura di dati dell'encoder diversa. Inoltre, tutto il ciclo multitrama comprende un bit di avvio o start, per indicare l'inizio di MCD, successivamente gli 8 bit, il CRC a 4 bit con polinomio generatore 0x13h e, alla fine, un bit di arresto o stop. In totale, la lettura della temperatura dell'encoder dura 16 trame di lettura di dati. Nella Figura BISS3 si vede il particolare di questo tipo di trasmissione. PARAMETRI CONFIGURABILI ESTERNAMENTE E LED DI DIAGNOSTICA (OPTIONAL) Svitando il coperchio del pannello posteriore si accede al pulsante di reset/preset per posizionare il valore assoluto dell'encoder su un valore noto. Nel caso di un encoder SSI, premendo il pulsante la posizione si aggiornerà a 0 (Reset). Nel caso di un encoder BiSS, premendo il pulsante si potrà aggiornare la posizione su qualsiasi valore precedentemente programmato (Preset). Si può cambiare la direzione mediante un'ingresso esterno ndir che, connesso a GND invertirà il senso di rotazione predefinito dell'encoder. Anche al LED di diagnostica si accede svitando il coperchio. Quando l'encoder e la comunicazione con il master stanno funzionando correttamente, il LED è verde. Il led diventa rosso (in modo SSI) quando viene a mancare la comunicazione con il master, quando la lampada smette di funzionare, quando viene a mancare la comunicazione con la parte multigiro o quando l'encoder supera i valori di temperatura di lavoro raccomandati. Nel modo di comunicazione BiSS il LED di diagnostica è configurabile mediante il registro 0x30h (maschera di errore), grazie al quale si può selezionare qual è/quali sono l'errore/gli errori che è interessante mettere in evidenza. Quando c'è qualche errore nell'encoder (LED di diagnostica rosso). Nel registro a 8 bit con direzione 0x68h si specifica la causa dell'errore, a seconda del bit attivo. La tabella di errori è: Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0 Temperatura di funzionamento superata Errore sistema esterno inviato a NERR Errore nell'interfaccia seriale Posizione non valida o conversione di dati non pronta Errore interfaccia EEPROM di configurazione Errore nella codificazione del passaggio Errore nella parte multigiro Guasto al controllo di potenza del LED L' Errore nella codificazione del passaggio generalmente dà problemi con il disco (rottura, condensa o sporcizia) oppure per sovraccarico meccanico (eccesso nella velocità di giro). Il Guasto nel controllo di potenza del LED ha inizio quando ci sono problemi con il LED per surriscaldamento, sporcizia, condensa o fatica.

4 ENCODER ASSOLUTI E INCREMENTALI SmarSens Encoder assoluto e incrementale monogiro e multigiro Interfaccia di uscita assoluto SSI o BISS Segnali di uscita incrementali 1Vpp (sin/cos) Asse cavo o asse uscente Risoluzioni assolute fino a posizioni (17 bit) e incrementali sino a 2048 sin/cos. Connessione assiale o radiale, uscita cavo o connettore industriale PANORAMICA Monogiro Asse conico Asse uscente Asse semi cavo Asse cavo SMRS 64 SMRS 10 SMRS 19 SMRS 59 Multigiro SMRM 10 SMRM 19 Monogiro sinusoidale SMRS 64S CARATTERISTICHE TECNICHE Corpo Alluminio. Albero Acciaio inossidabile. Cuscinetti A sfera. Vita dei cuscinetti 1x10 10 rev. N. max. rev. ammissibili meccanicamente 6000 rpm. Protezione contro la polvere e gli schizzi secondo DIN Momento d inerzia del rotore 30 gcm 2. Coppia di avviamento 20ºC (68ºF) Máx. 2 Ncm. Carico massimo ammissibile sull albero assiale 40 N. Carico massimo ammissibile sull albero radiale 60 N. Peso appross. (monogiro/multigiro) 350/500gr. Range di temperatura in funzione -10ºC a +70ºC. Vibrazione 100 m/s 2 (10Hz Hz). Impatto 1000 m/s 2 (6ms). Consumo massimo (monogiro/multigiro) 90mA / 180mA. Tensione di alimentazione Vdc / 5Vdc. Interfaccia assoluto SSI / BISS. Elettronica di uscita (assoluto) RS 422. Frequenza max. assoluto (SSI/BISS) 1.5MHz SSI / 4MHz BISS. Linearità ±1/2 LSB. Risoluzione monogiro assoluto 10, 12, 13, 14 o 17 bit. Risoluzione multigiro assoluto 12 bit. Elettronica uscita incrementale Sin/Cos, 1Vpp. Risoluzione monogiro incrementale 2048 ppv. Frecuencia máx.incremental (at.3db) 200KHz. Codice disponibile (assoluto) Binario, Gray o parametrizzabile. Indirizzo Controllabile esternamente. nreset/npreset Per pulsante. Led di diagnostica Verde = ok, Rosso = allarme. Connessione assiale o radiale Cavo (2m) o connettore industriale.

5 ENCODER ASSOLUTO MONOGIRO Risoluzione monogiro fino a 17 bit Protezione 65 secondo DIN Diametro esterno 58 mm Asse conico 1:10 SMRS 64 RIFERIMIENTO TO ALBERO SISTEMA ANTIRO- TATIVO CONNE- SIONE INTERFAC- CIA ALIMENTAZIONE USCITA PARAMETRI CONFIG. RISOLUZIONE ASSOLUTI REALIZZA- ZIONE SPE- CIALE SMRS64 1- Conico 1:10 1- Bullone flessibile 0- Elicoidale 1- SSI 2- SSI + SinCos 1Vss 3- BISS 4- BISS + SinCos 1Vss Bin orario 2- Bin antiorario 3- Gray orario 4- Gray antiorario 5- BISS** 2-5 Vdc S- Direzione L- Led di diagnostica Risoluzione incrementale 2048 impulsi. ** Il Protocollo BISS permette configurare il codice, la direzzione, e la risoluzione da BUS.

6 ENCODER ASSOLUTO MONOGIRO Risoluzione monogiro fino a 17 bit Protezione 65 secondo DIN Diametro esterno 58 mm Asse uscente S SMRS 10 RIFERIMENTO TO ALBERO BULLONE CONNES- SIONE INTERFAC- CIA ALIMENTAZIONE USCITA PARAMETRI CONFIG. RISOLUZIONE ASSOLUTE REALIZZA- ZIONE SPE- CIALE SMRS Ø 6 mm 2- Ø 10 mm 1- Senza bullone Assiale 2- Radial 1- SSI 2- SSI + SinCos 1Vss 3- BISS 4- BISS+SinCos 1Vss Bin orario 2- Bin antiorario 3- Gray orario 4- Gray antiorario 5- BISS** Risoluzione incrementale 2048 impulsi. ** Il Protocollo BISS permette configurare il codice, la direzzione, e la risoluzione da BUS Vdc 2-5 Vdc S- Direzione

7 ENCODER ASSOLUTO MONOGIRO Risoluzione monogiro fino a 17 bit Protezione 65 secondo DIN Diametro esterno 58 mm Asse semi cavo SMRS 19 RIFERIMENTO TO ALBERO SEMICAVO BULLONE CONNES- SIONE INTERFAC- CIA ALIMENTAZIO- NE USCITA PARAMETRI CONFIG. RISOLUZIO- NE ASSOLUTE REALIZZAZIO NE SPECIALE 19 SMRS- Monogiro 1- Senza bullone 0- Elicoidale 1- SSI SSI + SinCos 1Vss 3- BISS 4- BISS + 3- Ø 12 mm SinCos 1Vss 4- Ø 10 mm 1- Bin orario 2- Bin antiorario 3- Gray orario 4- Gray antiorari 5- BISS** Risoluzione incrementale 2048 impulsi. ** Il Protocollo BISS permette configurare il codice, la direzzione, e la risoluzione da BUS Vdc 2-5 VDC S- Direzione

8 ENCODER ASSOLUTO MONOGIRO Risoluzione monogiro fino a 17 bit Protezione 65 secondo DIN Diametro esterno 58 mm Asse cavo SMRS 59 RIFERIMENTO TO ASSE CAVO BULLONE CONNE- SIONE INTERFACCI A ALIMENTAZIO- NE USCITA PARAMETRI CONFIG. RISOLUZIONE REALIZZA- ZIONE SPECIALE 59 SMRS- Monogiro 3- Ø 12 mm 4- Ø 10 mm 1- Senza bullone 0- Elicoidale 1- SSI 2- SSI + SinCos 1Vss 3- BISS 4- BISS + SinCos 1Vss Bin orario 2- Bin antiorario 3- Gray orario 4- Gray antiorario Risoluzione incrementale 2048 impulsi. ** Il Protocollo BISS permette configurare il codice, la direzzione, e la risoluzione da BUS Vdc 2-5 Vdc S- Direzione

9 ENCODER ASSOLUTO MULTIGIRO Risoluzione multigiro fino a 26 bit Protezione 65 Diametro esterno 58 mm Asse uscente SMRM10 RIFERIMENTO TO ALBERO BULLONE CONNES- SIONE INTERFAC- CIA ALIMENTAZIO- NE USCITA RISOLUZIONE MONOGIRO /MULTIGIRO REALIZZA- ZIONE SPECIALE 10 SMRM-Multigiro 1- Ø10 mm 2- Ø6 mm 1- Senza bullone Assiale 2- Radiale 1- SSI 2- SSI + SinCos 1Vss 3- BISS 4- BISS + SinCos 1Vss Bin orario 2- Bin antiorario 3- Gray orario 4- Gray antiorario 5- BISS** Vdc 2-5 Vdc / / / 4096

10 ENCODER ASSOLUTO MULTIGIRO Risoluzione multigiro fino a 26 bit Protezione 65 secondo DIN Diametro esterno 58 mm Asse semi cavo SMRM19 RIFERIMENTO TO ALBERO SEMICAVO BULLONE CONNESIO NE INTERFACCI A ALIMENTACIO- NE USCITA RISOLUZIONE MONOGIRO/MULTIGIRO REALIZZA- ZIONE SPECIALE 19 SMRM- Multigiro 3- Ø 12 mm 4- Ø 10 mm 1- Senza bullone Assiale 2- Radiale 1- SSI 2- SSI + SinCos 1Vss 3- BISS 4- BISS + SinCos 1Vss Bin orario 2- Bin antiorario 3- Gray orario 4- Gray antiorario 5- BISS** Vdc 2-5 Vdc / / / 4096

11 ENCODER ASSOLUTO MONOGIRO ED INCREMENTALE Risoluzione incrementale 2048 sin/cos Risoluzione assoluta 1 Vpp Protezione 54 secondo DIN Diametro exterior 58 mm Asse conico 1:10 SMRS 64S RIFERIMENTO TO ALBERO SISTEMA ANTIGIRO CONEXIÓN INTERFACCI A ALIMENTACION SALIDA RESOLUCIÓN INCREMENTAL EJECUCION ESPECIAL SMRS64S 1-1- Bullone flessibile 0- Elicoidal Conico 1:10 6- SinCos 1Vpp 2-5 Vdc Risoluzione assoluta 1 SinCos

12 CONNESSIONI ED CONNETTORI CONNESSIONI Cavo 6x2x0.14 Cavo 3x2x0.14+2x0.34 Connettore Connettore Connettore BISS SSI BISS SSI 17 pin M23 GND Marrone Nero Vcc Bianco Rosso SLO+ / DATA+ Rosa Giallo SLO- / DATA- Grigio Verde MA+ / CLOCK+ Giallo Marrone MA- / CLOCK- Verde Blu SLI SLI ndir Rosso-Blu Grigio A/COS Rosso B/SIN Nero na/ncos Blu nb/nsin Viola Maglia Maglia Maglia CONESSIONI SMRS64S Cavo 6x2x0.14 ALIMENTZIONE Gnd Bianco Vcc Marrone SEÑALES INCREMENTALES A+ Verde A- Giallo B+ Blu B- Rosso Z+ Grigio-Rosa Z- Rosso-Blu SEÑALES ABSOLUTAS C+ Grigio C- Rosa D+ Nero D- Viola