Il "Codice Segnale" delle Camere a Scan Linea: Analisi Approfondita dei Segnali Singoli e Differenziali

Nel campo della visione artificiale, le camere a scan linea agiscono come "occhi chiaroveggenti", assumendo il compito importante di rilevamento e identificazione ad alta precisione di vari oggetti. All'interno della camera, i metodi di connessione di trigger dell'encoder, specialmente segnali singoli e differenziali, svolgono un ruolo fondamentale sulle prestazioni della camera. Allora, cos'è esattamente un segnale singolo e un segnale differenziale? Quali sono le differenze, i vantaggi e gli svantaggi tra loro?

Come metodo tradizionale e di base per la trasmissione di segnali, il principio dei segnali single-ended è facile da comprendere. Utilizza una combinazione di un singolo filo di segnale e un filo di massa per completare la trasmissione del segnale. In questa modalità, il filo del segnale si occupa di trasmettere il segnale, mentre il filo di massa funge da potenziale di riferimento, fornendo un punto di riferimento per il segnale. Questo metodo ha una struttura semplice ed è stato ampiamente utilizzato nei primi dispositivi elettronici. A causa del suo alto livello di integrazione e del relativo basso consumo di energia, la maggior parte dei segnali a basso livello sul mercato vengono trasmessi utilizzando segnali single-ended. Tuttavia, proprio la caratteristica che ne determina i vantaggi causa anche i suoi svantaggi. La struttura semplice porta a evidenti svantaggi. I segnali single-ended hanno una scarsa capacità di contrastare le interferenze. In ambienti elettromagnetici complessi, i segnali sono facilmente disturbati, causando distorsioni del segnale e influenzando il corretto funzionamento del dispositivo.

Diversamente dai segnali a singola uscita, la trasmissione differenziale adotta un concetto di progettazione più ingegnoso. Nella trasmissione differenziale vengono utilizzate due linee di segnale per trasmettere i segnali simultaneamente. I segnali su queste due linee hanno ampiezze uguali ma fasi opposte. Questo metodo di trasmissione unico conferisce ai segnali differenziali numerosi vantaggi notevoli. Innanzitutto, possiedono una capacità di contrasto al disturbo estremamente elevata. Quando si verifica un disturbo esterno, il rumore del disturbo viene aggiunto alle due linee di segnale in modo simultaneo e con lo stesso valore. Poiché i segnali originali sulle due linee di segnale hanno fasi opposte, i segnali di disturbo si annullano a vicenda, in modo che il segnale ottenuto all'estremità ricevente non sia influenzato dal disturbo. In secondo luogo, i segnali differenziali possono sopprimere efficacemente il disturbo elettromagnetico. Poiché le due linee di segnale sono molto vicine tra loro, le ampiezze dei segnali sono uguali, l'ampiezza dei campi elettromagnetici accoppiati tra loro e la linea di terra è anche la stessa, e le polarità dei segnali sono opposte, quindi i campi elettromagnetici si annullano a vicenda, riducendo notevolmente il disturbo elettromagnetico verso l'esterno. Terzo, i segnali differenziali sono meno influenzati dal rapporto tra la tensione di soglia e l'ampiezza del segnale, il che li rende migliori nella trasmissione di segnali ad ampiezza bassa. Possono raggiungere un posizionamento continuo e preciso, mostrando vantaggi evidenti nell'applicazione di camere di scansione lineare con requisiti di precisione estremamente alti.

Tuttavia, i segnali differenziali non sono perfetti. Nel caso di uno spazio estremamente ristretto sulla scheda circuito, hanno alcune limitazioni. Poiché i segnali differenziali richiedono che le due linee abbiano la stessa lunghezza, la stessa larghezza, siano vicine e si trovino nello stesso strato, quando il pitch dei pin del chip è estremamente piccolo e solo un cavo può passare, i segnali differenziali non possono essere utilizzati normalmente. D'altra parte, i segnali monofase, grazie alla loro struttura semplice, sono più flessibili nell'utilizzo dello spazio.

Nelle applicazioni pratiche, considerando i requisiti elevati delle camere a scansione lineare per quanto riguarda la stabilità e l'accuratezza del segnale, la maggior parte delle camere a scansione lineare attuali sceglie di utilizzare metodi di connessione a segnale differenziale. Tuttavia, i segnali monofase non sono stati completamente eliminati. In alcune situazioni in cui le esigenze di precisione del segnale non sono elevate e l'ambiente elettromagnetico è relativamente stabile, possono ancora sfruttare appieno i loro vantaggi di basso costo e progettazione semplice. Comprendere le caratteristiche e le differenze tra segnali monofase e differenziali riveste un'importanza fondamentale per una comprensione approfondita del principio di funzionamento delle camere a scansione lineare e per selezionare razionalmente i metodi di trasmissione dei segnali in diversi scenari applicativi. Con lo sviluppo continuo della tecnologia, potrebbero emergere in futuro metodi più avanzati di trasmissione dei segnali. Ma al momento, i segnali monofase e differenziali giocano ancora ruoli importanti nei rispettivi campi.