Inkrementelle Winkelmessung stößt in neue Dimensionen

Auf zu neuen Ufern, Inkrementelle Winkelmessung stößt in neue Dimensionen

Contelec: Miniaturisierung, höhere Auflösung, sichere Datenübertragung über lange Distanzen – eine neue Sensortechnologie stößt bei der inkrementellen Winkelmessung in bisher unerreichte Dimensionen vor. Welche das sind und welche Vorteile der Anwender daraus zieht, erfahren Sie hier.

Zeichnen sich bisherige Hall-Sensoren z. B. durch eine Auflösung von 10 Bit (256 ppr/Kanal) aus, liegt dieser Wert bei den MHX2-basierenden Drehgebern bei 12 Bit bzw. bei 1 024 ppr/Kanal. Dies entspricht einer vierfach höheren Auflösung. Nicht minder beeindruckend präsentieren sich die neuen Spezifikationen im Bereich der Drehgeschwindigkeit. So erhöht sich die heute erreichbare Geschwindigkeit von max. 10 000 min-1 auf nicht weniger als 30 000 min-1. Die neue Hall-Sensor-Technologie bildet zudem die Basis zu weiteren Miniaturisierungsschritten. So lassen sich zukünftig berührungslose Drehgeber fertigen, deren Gehäuse-Aussendurchmesser nur 10 mm beträgt. Mit ihrer Betriebstemperatur von –40 bis +85 °C (optional –40 bis +125 °C) sowie den Schutzklassen IP 54/IP 65 (IP 69 bei exMag-Lösungen) eignen sich die Drehgeber für anspruchsvollste Umgebungen.

Kommunikation über lange Distanzen

Dank der MH-X2-Technologie lassen sich auch die Datenübertragung sowie die Übertragungssicherheit nachhaltig erweitern. Deutlich wird dies etwa durch eine inkrementelle Schnittstelle (A, B, Z), die auch differenzielle Ausgangssignale zu liefern in der Lage ist. Diese leistet bei langen Übertragungswegen wertvolle Dienste und ermöglicht eine sichere und schnelle Datenübertragung. Dabei stehen die eigentlichen Winkel-Inkremente über die Ausgangssignale A/A inv. und B/B inv. zur Verfügung, der Nulldurchgang wird durch das Z/Z-inv.-Signal angezeigt.

Miniaturisierung öffnet Türen

Die von Contelec entwickelte MH-X2-Technologie trägt ferner zur weiteren Miniaturisierung von Drehgebern bei. So sind Winkelmesser erhältlich, die auf engste Platzverhältnisse zugeschnitten sind und die Leistungsmerkmale aufweisen, die mit größeren High-End-Sensoren vergleichbar sind. Dies betrifft Aspekte wie Robustheit, Widerstandsfähigkeit, Genauigkeit, Auflösung und Modularität gleichermassen. Zum Angebot gehören u.a. Miniaturdrehgeber mit Gehäusedurchmessern ab 13 mm, inkrementelle und absolute Ausführungen mit einem Messbereich von 0 bis 360° sowie Sensoren mit freier Programmierung des Drehwinkels.

Hohe Genauigkeiten

Die auf dem magnetischen Messprinzip basierenden MH-C2-Vert-X-Systeme weisen Genauigkeitswerte auf, die bisher optischen Encodern vorbehalten waren. Sie erreichen z. B. Linearitäten von ±0,015%, Wiederholgenauigkeiten von ±0,01% sowie ein Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) von ca. 80 dB. Möglich werden derartige Werte nicht nur durch die Optimierung des Messverfahrens selbst, sondern auch durch die gegenseitige Abstimmung sämtlicher Einflussgrößen wie Materialeigenschaften, Sensoraufbau und Umweltfaktoren. Um dies zu ermöglichen, basieren die Drehgeber einerseits auf einer modularen Grundstruktur sowie auf der Integration einer leistungsfähigen und  exiblen Prozessoreinheit (MCU). Die Kombination dieser Faktoren bildet die Basis für individualisierte, hoch präzise Drehgeber. Die Integration einer leistungsfähigen Mikroprozessoreinheit verschafft den Drehgebern zahlreiche weitere Features. Dazu gehört die Möglichkeit, beinahe beliebige Schaltfunktionen zu integrieren, die beim Erreichen einer bestimmten Kondition entsprechende Signale auslösen. Auch die Programmierung kundenspezifischer Kennlinien sowie die Integration vieler heute denkbaren Schnittstellen und Übertragungsprotokolle sind möglich. Ob winkelspezifische Spannungs- oder Stromwerte, ob Schnittstellen wie CANopen, PWM, SPI oder Incremental (A, B, Z) – die einfache Programmierbarkeit der Drehgeber eröffnet zahlreiche Möglichkeiten.