Le variazioni di temperatura influiscono sulla precisione del disco encoder? Come valutare la dilatazione termica del substrato
Una dilatazione termica uniforme non modifica la posizione angolare delle graduazioni e ha un effetto molto ridotto sulla misura angolare in sé; gli aspetti a cui prestare davvero attenzione sono la dilatazione differenziale tra disco e mozzo, la variazione del passo delle graduazioni al raggio di lettura e il gap della testina di lettura riflettente. L'articolo riporta i coefficienti di dilatazione dei substrati più comuni ed esempi di calcolo.
2026-10-05 · Langfang Jingzheng Optoelectronic Technology Co., Ltd.
Conclusione: quando il disco encoder si riscalda in modo uniforme, ogni linea resta nella stessa posizione angolare, per cui la temperatura ha un effetto molto ridotto sulla lettura angolare in sé. Gli aspetti a cui prestare attenzione sono tre: la dilatazione differenziale tra disco, mozzo e albero, la variazione del passo delle graduazioni al raggio di lettura e il gap di montaggio della testina di lettura riflettente.
1. Coefficienti di dilatazione dei substrati più comuni
| Materiale | Coefficiente di dilatazione lineare (circa, ×10⁻⁶/K) |
|---|---|
| Silice fusa | 0.5 |
| Vetro borosilicato | 3.3 |
| Vetro sodico-calcico | 9 |
| Acciaio inossidabile | 16–17 |
| Lega di alluminio | 23 |
| Policarbonato (PC) | 65–70 |
I valori in tabella sono valori tipici tratti dalla documentazione tecnica corrente; fanno fede i dati del fornitore del materiale.
2. Esempio di calcolo: di quanto variano le dimensioni del disco con un aumento di temperatura di 60 K
Prendendo come esempio un raggio di lettura di 20 mm e 2500 linee, il passo delle graduazioni è di circa 50.27 μm. Con la temperatura che sale da 25 ℃ a 85 ℃ (aumento di 60 K):
| Substrato | Variazione del raggio di lettura | Variazione del passo delle graduazioni |
|---|---|---|
| Vetro borosilicato | circa 4.0 μm | circa 0.01 μm |
| Vetro sodico-calcico | circa 10.8 μm | circa 0.03 μm |
| Acciaio inossidabile (16) | circa 19.2 μm | circa 0.05 μm |
| PC (70) | circa 84 μm | circa 0.21 μm |
Per i dischi encoder in vetro e metallici le variazioni sono molto ridotte. Nel disco encoder in PC la variazione del raggio di lettura si avvicina a 0.1 mm: il margine di montaggio radiale della testina di lettura e l'adattamento del passo delle graduazioni vanno verificati alla temperatura di esercizio.
3. Dilatazione differenziale tra disco e mozzo
Quando un disco encoder in vetro è incollato su un mozzo in alluminio, i coefficienti di dilatazione dei due materiali differiscono di circa 14×10⁻⁶/K. Con un raggio del foro interno di 4 mm e un aumento di temperatura di 60 K, la differenza dimensionale radiale è di circa 3.4 μm. Se lo strato di adesivo è uniforme, questa differenza viene assorbita dall'adesivo; se non è uniforme, dopo i cicli termici il disco può spostarsi nel suo insieme, con un'eccentricità di alcuni micrometri. Con un raggio di lettura di 20 mm, un'eccentricità di 3 μm corrisponde a un errore angolare di circa 31″. Per il calcolo dell'eccentricità si veda Eccentricità di 5 μm sul disco encoder: quanto vale l'errore angolare.
4. Gap della testina di lettura riflettente
La testina di lettura riflettente è piuttosto sensibile al gap rispetto al disco. L'allungamento assiale di albero, sede dei cuscinetti e alloggiamento per effetto del riscaldamento modifica il gap e influisce sull'ampiezza del segnale. In fase di progettazione occorre verificare la variazione del gap nel campo di temperatura di esercizio e mantenerla entro la tolleranza ammessa dalla testina di lettura.
5. Indicazioni per la scelta
- Ampio campo di temperatura ed elevata precisione: disco encoder in vetro, con mozzo in un materiale di coefficiente di dilatazione simile oppure con uno strato di adesivo flessibile e uniforme
- Vibrazioni e urti, esigenza di spessori ridotti: disco encoder metallico riflettente, verificando la variazione del gap della testina di lettura con la temperatura
- Costo determinante e campo di temperatura limitato: disco encoder in PC, verificando la variazione del raggio di lettura e del passo delle graduazioni
Nella richiesta d'offerta indichi il campo di temperatura di esercizio, il materiale del mozzo e il modello della testina di lettura: i nostri ingegneri Le consiglieranno il substrato in base a queste condizioni.
Articolo redatto dall'ufficio tecnico di Langfang Jingzheng Optoelectronic Technology Co., Ltd. Jingzheng Optoelectronics produce dischi encoder in vetro, dischi encoder metallici riflettenti, dischi encoder in PC e dischi encoder su misura. Sito ufficiale www.encoderdisk.cn, telefono 0316-8933331.