Cos'è un anello di contatto?
Un collettore ad anello è un dispositivo elettromeccanico che, in combinazione con spazzole, consente la trasmissione di potenza e segnali elettrici da una struttura fissa a una rotante. Chiamato anche giunto elettrico rotante, collettore o snodo elettrico, un collettore rotante può essere utilizzato in qualsiasi sistema elettromeccanico che richiede una rotazione libera, intermittente o continua durante la trasmissione di segnali e/o dati di potenza, analogici, digitali o RF. Può migliorare le prestazioni meccaniche, semplificare il funzionamento del sistema ed eliminare i cavi soggetti a danni che penzolano dai giunti mobili.
Mentre l'obiettivo principale dell'anello collettore è trasmettere energia e segnali elettrici, le dimensioni fisiche, l'ambiente operativo, le velocità di rotazione e i vincoli economici spesso influiscono sul tipo di imballaggio che deve essere impiegato.
I requisiti del cliente e gli obiettivi di costo sono elementi critici nel guidare le decisioni che portano allo sviluppo di un design di anelli di contatto di successo. I quattro elementi chiave sono:
■ specifiche elettriche
■ imballaggio meccanico
■ ambiente operativo
■ costo
Specifiche elettriche
Gli anelli collettori vengono utilizzati per trasmettere potenza, segnali analogici, RF e dati attraverso un'unità rotante. Il numero di circuiti, i tipi di segnali e i requisiti di immunità ai disturbi elettrici del sistema giocano un ruolo importante nella determinazione dei vincoli di progettazione fisica imposti al design del collettore rotante. I circuiti ad alta potenza, ad esempio, richiedono percorsi conduttivi più grandi e una maggiore distanza tra i percorsi per aumentare la rigidità dielettrica. I circuiti analogici e dati, sebbene fisicamente più stretti dei circuiti di alimentazione, richiedono anche un'attenta progettazione per ridurre al minimo gli effetti di diafonia o interferenza tra i percorsi del segnale. Per applicazioni a bassa velocità e bassa corrente, può essere impiegato un sistema di contatto a spazzola/anello oro su oro. Questa combinazione produce le configurazioni di imballaggio più piccole, come mostrato negli anelli collettori delle capsule compatte AOOD. Per esigenze di velocità e corrente più elevate, vengono utilizzati l'incorporazione di spazzole in grafite d'argento composita e anelli d'argento. Questi gruppi normalmente richiedono confezioni di dimensioni maggiori e sono mostrati sotto gli anelli collettori con foro passante. Utilizzando entrambi i metodi, la maggior parte dei circuiti ad anello rotante mostra variazioni nella resistenza di contatto dinamica di circa 10 milliohm.
Imballaggio meccanico
Le considerazioni sull'imballaggio nella progettazione di un collettore rotante spesso non sono così semplici come i requisiti elettrici. Molti modelli di anelli collettori richiedono il cablaggio e l'albero o i supporti di installazione per passare attraverso l'anello collettore. Questi requisiti spesso determinano le dimensioni del diametro interno dell'unità. AOOD offre una varietà di gruppi di anelli collettori con foro passante. Altri progetti richiedono che un anello collettore sia estremamente piccolo dal punto di vista del diametro o dal punto di vista dell'altezza. In altri casi, lo spazio disponibile per l'anello collettore è limitato, richiedendo che i componenti dell'anello collettore siano forniti separatamente o che l'anello collettore sia integrato con un motore, sensore di posizione, giunto rotante in fibra ottica o giunto rotante RF in un pacchetto integrato . Basato su sofisticate tecnologie di collettori rotanti, AOOD consente di soddisfare tutti questi complessi requisiti in un unico sistema di collettori rotanti compatto completo.
Ambiente operativo
L'ambiente in cui l'anello collettore deve funzionare ha un'influenza sul design dell'anello collettore in molti modi. La velocità di rotazione, la temperatura, la pressione, l'umidità, gli urti e le vibrazioni e l'esposizione a materiali corrosivi influiscono sulla selezione dei cuscinetti, sulla selezione dei materiali esterni, sui supporti delle flange e persino sulle scelte di cablaggio. Come pratica standard, AOOD utilizza un alloggiamento in alluminio leggero per il suo anello collettore confezionato. L'alloggiamento in acciaio inossidabile è più pesante, ma è necessario per ambienti marini, subacquei, corrosivi e altri ambienti difficili.
Come specificare un anello di contatto
Gli anelli collettori fanno sempre parte di un meccanismo più ampio con la necessità di far passare specifici circuiti di alimentazione e segnale elettrici attraverso una superficie rotante. Il meccanismo di cui fa parte l'anello di contatto opera in un ambiente come un aereo o un sistema di antenne radar. Pertanto, per creare un design di anelli di contatto che abbia successo nella sua applicazione, devono essere soddisfatti tre criteri:
1. Dimensioni fisiche, inclusa la disposizione degli attacchi e le funzioni di de-rotazione
2. Descrizione dei circuiti necessari, compresa la corrente e la tensione massime
3. Ambiente operativo, inclusi temperatura, umidità, requisiti di nebbia salina, urti, vibrazioni
I requisiti più dettagliati per gli anelli di contatto includono:
■ Massima resistenza tra rotore e statore
■ Isolamento tra i circuiti
■ Isolamento da sorgenti EMI al di fuori dell'alloggiamento dell'anello collettore
■ Coppia di avviamento e di marcia
■ Peso
■ Descrizioni del circuito dati
Le caratteristiche extra comuni che possono essere incorporate in un gruppo di anelli collettori includono:
■ Connettori
■ risolutore
■ Codificatore
■ Giunti rotanti fluidi
■ Giunti rotanti coassiali
■ Giunti rotanti in fibra ottica
AOOD ti aiuterà a specificare la tua esigenza di anello di contatto e selezionare il modello ottimale per i tuoi requisiti di progettazione.