A variação de temperatura afeta a precisão do disco de encoder? Como avaliar a expansão térmica do substrato
A expansão térmica uniforme não altera a posição angular das graduações e tem efeito muito pequeno sobre a medição angular em si; o que realmente merece atenção é a diferença de expansão entre o disco e o cubo, a variação do passo da grade no raio de leitura e a folga da cabeça de leitura refletiva. Este artigo apresenta os coeficientes de expansão dos substratos mais comuns e exemplos de cálculo.
2026-10-05 · Langfang Jingzheng Optoelectronic Technology Co., Ltd.
Conclusão: quando o disco de encoder é aquecido uniformemente, cada graduação permanece na mesma posição angular; por isso, a temperatura tem efeito muito pequeno sobre a leitura angular em si. Três pontos merecem atenção: a diferença de expansão entre o disco, o cubo e o eixo; a variação do passo da grade no raio de leitura; e a folga de montagem da cabeça de leitura refletiva.
1. Coeficientes de expansão dos substratos mais comuns
| Material | Coeficiente de expansão linear (aprox., ×10⁻⁶/K) |
|---|---|
| Quartzo fundido | 0.5 |
| Vidro borossilicato | 3.3 |
| Vidro sodocálcico | 9 |
| Aço inoxidável | 16–17 |
| Liga de alumínio | 23 |
| Policarbonato (PC) | 65–70 |
Os valores da tabela são típicos da literatura comum; prevalecem os dados do fornecedor do material.
2. Exemplo de cálculo: quanto variam as dimensões do disco com uma elevação de temperatura de 60 K
Tomemos como exemplo um raio de leitura de 20 mm e 2500 linhas: o passo da grade é de cerca de 50,27 μm. Com a temperatura subindo de 25 ℃ para 85 ℃ (elevação de 60 K):
| Substrato | Variação do raio de leitura | Variação do passo da grade |
|---|---|---|
| Vidro borossilicato | aprox. 4,0 μm | aprox. 0,01 μm |
| Vidro sodocálcico | aprox. 10,8 μm | aprox. 0,03 μm |
| Aço inoxidável (16) | aprox. 19,2 μm | aprox. 0,05 μm |
| PC (70) | aprox. 84 μm | aprox. 0,21 μm |
As variações dos discos de vidro e metálicos são muito pequenas. No disco de encoder de PC, o raio de leitura varia quase 0,1 mm; a margem de montagem radial da cabeça de leitura e a compatibilidade do passo da grade devem ser verificadas para a temperatura de operação.
3. Diferença de expansão entre o disco e o cubo
Quando um disco de encoder de vidro é colado em um cubo de alumínio, os coeficientes de expansão dos dois diferem em cerca de 14×10⁻⁶/K. Com raio do furo central de 4 mm e elevação de temperatura de 60 K, a diferença dimensional radial é de cerca de 3,4 μm. Se a camada de adesivo for uniforme, essa diferença é absorvida por ela; se não for, o disco pode se deslocar como um todo após ciclos térmicos, resultando em uma excentricidade de alguns micrômetros. Com raio de leitura de 20 mm, 3 μm de excentricidade correspondem a um erro angular de cerca de 31″. Para o cálculo da excentricidade, consulte Qual o erro angular causado por 5 μm de excentricidade do disco?.
4. Folga da cabeça de leitura refletiva
A cabeça de leitura refletiva é bastante sensível à folga em relação ao disco. A dilatação axial do eixo, do alojamento do rolamento e da carcaça com o aquecimento altera a folga e afeta a amplitude do sinal. No projeto, verifique a variação da folga em toda a faixa de temperatura de operação e mantenha-a dentro da tolerância admitida pela cabeça de leitura.
5. Recomendações de seleção
- Ampla faixa de temperatura e alta precisão: disco de encoder de vidro, com cubo de material de coeficiente de expansão próximo ou com camada de adesivo flexível e uniforme
- Vibração e choque, construção fina: disco de encoder metálico refletivo, verificando a variação da folga da cabeça de leitura com a temperatura
- Sensibilidade a custo e faixa de temperatura estreita: disco de encoder de PC, verificando a variação do raio de leitura e do passo da grade
Na solicitação de cotação, informe a faixa de temperatura de operação, o material do cubo e o modelo da cabeça de leitura; nossos engenheiros recomendarão o substrato de acordo com essas condições.
Este artigo foi elaborado pelo departamento de engenharia da Langfang Jingzheng Optoelectronic Technology Co., Ltd. A Jingzheng Optoelectronics fabrica discos de encoder de vidro, discos de encoder metálicos refletivos, discos de encoder de PC e discos de encoder personalizados. Site: www.encoderdisk.cn; telefone: 0316-8933331.