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Ein Drehgeber, drei Betriebsmodi

Hochgenaue magnetische Drehgeber mit Display

Magnetische Wirkprinzipien im Zusammenspiel mit einer neuartigen Signalauswertung, unterstützt von leistungsstarken Mikrocontrollern. Mit einer neuen Drehgeber-Generation ist es technologisch gelungen, die Vorteile der magnetischen und der optischen Technologie zu vereinigen. Zudem ermöglicht die neue Drehgeber-Generation drei verschiedene Betriebsarten und die Programmierung über ein Display oder IO-Link.

Bild: ifm electronic gmbhBild: ifm electronic gmbh
Der Genauigkeits- und Dynamikbereich der neuen magnetischen Drehgeber liegt mit eine Genauigkeit von 12Bit (<0,1°) bei einer Auflösung bis 16Bit und Latenzzeiten von wenigen Mikrosekunden auf dem Niveau optischer Drehgeber.

Traditionell arbeitet die Vielzahl der heute in der Industrie verwendeten Drehgeber mit einem optischen Wirkprinzip. Das Verfahren erlaubt eine hohe Auflösung der Messwerte und auch hohe absolute Genauigkeiten, birgt aber systembedingt auch Schwächen. Allein das Vorhandensein einer Glasscheibe als Maßverkörperung ist vielen Anwendern nicht robust genug, insbesondere wenn die Applikation hoher Schock und Vibrationsbelastung ausgesetzt ist. Zudem ist der optische Drehgeber wiederum systembedingt aufwändig im mechanischen Aufbau, da eine Vielzahl von Komponenten montiert und justiert werden müssen. Das führt dazu, dass diese Drehgeber eher im oberen Preissegment angesiedelt sind. Als Alternative kamen in den letzten Jahren vermehrt magnetische Prinzipien zum Einsatz. Durch den vergleichsweise einfachen Aufbau werden diese Systeme immer öfter in Anwendungen verwendet, in denen Robustheit Voraussetzung ist. Jedoch kamen bisher magnetische Drehgeber nicht an die Performance optischer Systeme hinsichtlich der Genauigkeit und Dynamik heran. Mit den neuen magnetisch basierten Drehgebern gehören diese Kompromisse der Vergangenheit an. Dazu wurde die Signalverarbeitung vom Sensor auf einen Mikroprozessor verlagert: Bei den neuen Drehgebern werden Hall-Sensoren ohne eigene digitale Signalverarbeitung genutzt, die lediglich analoge Ausgangssignale erzeugen. Ein solcher Hall-Sensor besteht aus vier Hall-Elementen, die jeweils vierfach abgetastet werden. Somit entstehen 16 Rohsignale für einen Positionswert die von einem 32-Bit-Mikrocontroller verarbeitet werden, der auch Möglichkeiten für die Echtzeit-Datenauswertung bietet. So können physikalische Fehler, die im direkten Zusammenhang mit dem Hall-Signal stehen, herausgerechnet werden. Mit der Entwicklung einer geeigneten Signalverarbeitungssoftware wurde ein Genauigkeits- und Dynamikbereich erschlossen, der auf dem Niveau optischer Drehgeber liegt und heute eine Genauigkeit von 12Bit (<0,1°) bei einer Auflösung bis 16Bit und Latenzzeiten von wenigen Mikrosekunden erreicht.

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Dieser Artikel erschien in SPS-MAGAZIN HMIS 2015 - 02.04.15.
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