Aufrufe
vor 5 Jahren

DER KONSTRUKTEUR 6/2018

DER KONSTRUKTEUR 6/2018

SENSORTECHNIK WENN ES

SENSORTECHNIK WENN ES RAU ZUGEHT Speziell in Anwendungen in rauer Umgebung, wie z. B. in Baggern, Kranen, Forstmaschinen oder Windkraftwerken, müssen Sensoren einiges aushalten. Schocks, Vibrationen, Nässe sowie starke Temperaturunterschiede und Schmutz gehören hier zu den täglichen Arbeitsbedingungen der Sensoren. SPECIAL Drehgeber oder Winkelsensoren sind überall dort im Einsatz, wo Winkelpositionen oder -bewegungen eines Schafts oder einer Achse über eine oder mehrere Umdrehungen bestimmt werden müssen, um anschließend in ein analoges oder digitales Signal ausgegeben zu werden. Auf dem Markt ist eine breite Vielfalt an Encoder-Technologien verfügbar, doch welche sind für den Einsatz unter Outdoor-Bedingungen am besten geeignet? Die Wahl der falschen Sensortechnologie kann zu frühen Sensorausfällen und damit verbundenen Maschinenstillständen, schlimmstenfalls zu kostenintensiven Maschinenrückrufen und Lieferverzögerungen, führen. OPTISCHE ENCODER DIE NEUE ENCODER-TECHNOLO- GIE ERMÖGLICHT MAGNETISCHE UND ECHT-ABSOLUTE MESSUNG BIS 255 UMDREHUNGEN Das Kernstück optischer Encoder ist eine Codierscheibe aus Glas, Kunststoff oder geätzten Metallstrukturen mit hell/dunkel-codierten Feldern oder geätzten Schlitzstrukturen in Metallscheiben. Eine Lichtquelle und ein Photodetektor-Array lesen das optische Muster, das sich aus der Position der Scheibe ergibt, und erzeugen ein digitales inkrementelles oder ein digitales Absolutsignal, das von einer elektronischen Steuereinheit weiterverarbeitet werden kann. Unter rauen Umweltbedingungen – wie Schock, Vibration, Staub, Öl, Druck oder Feuchtigkeit – geraten optische Encoder aufgrund der empfindlichen Konstruktion jedoch rasch an ihre Grenzen. Feuchtig- keit oder Wasser kann durch Kapillareffekte in das Sensorgehäuse eindringen, Kabel beschädigen und schließlich zu einer Korrosion der Elektronik führen. Eine unzureichende Gehäuseversiegelung kann zudem zu einer Verschmutzung der Encoder-Scheibe mit Staub und Öl führen und letztlich ebenso einen Sensorausfall zur Folge haben. MAGNETISCHE ENCODER Im Gegensatz zu optischen Encodern verwenden magnetische Encoder eine Reihe von magnetischen Polen (2 oder mehr), um die Position des Encoders gegenüber einem magnetischen Sensor darzustellen. Die Modulation des Magnetfelds wird von Hallsensoren erfasst und ausgewertet. Innovative magnetische Encoder verwenden Multihall-Sensoren als Messsystem. Sie sind mit einem Mikroprozessor verbunden, der aus den Proportionen der Hallelemente den absoluten Winkel berechnet. Hallsensoren sind als chipintegrierte Lösungen erhältlich, die Hallsensorelemente mit der kompletten Signalverarbeitungselektronik kombinieren. Encoder, die auf magnetischen Prinzipien basieren, können durch starke externe Magnetfelder beeinflusst werden. Bei hohen externen Magnetfeldern können diese nicht vom Magneten im Inneren des Encoders unterschieden werden, was sowohl die Position als auch die Genauigkeit des Sensors beeinflussen kann. Um diese Einflüsse 58 DER KONSTRUKTEUR 6/2018

SENSORTECHNIK 01 N S N S N S 02 01 01 Funktionszeichnung des Posihall Encoders 02 Bauformen des Posihall Encoders zu vermeiden, müssen magnetische Encoder deshalb mit einer Abschirmung ausgestattet sein. Im Gegensatz zu optischen Encodern, die empfindliche und zerbrechliche Codescheiben haben, sind magnetische Encoder unempfindlich gegenüber Stößen und Vibrationen. In das Sensorgehäuse eindringende Feuchtigkeit, Staub, Wasser oder Öl beeinträchtigen die Sensorfunktion nicht. Im Vergleich zu optischen Encodern sind magnetische Encoder damit in der Lage, raue Umgebungsbedingungen viel besser zu tolerieren. MAGNETISCHE MULTITURN-ENCODER Auch magnetische Multiturn-Encoder, die Winkelpositionen über mehrere Umdrehungen bestimmen, können durch externe Your Global Automation Partner Industrie 4.0 Daten- und Kommunikationslösungen Durchgängige HF/UHF-RFID-Lösungen für Datenerfassung und -vorverarbeitung, Identifikation, Rückverfolgung, Serialisierung Intelligente Sensor- und Verbindungslösungen mit IO-Link-Kommunikation für maximale Flexibilität Robuste IP67-I/O-Systeme mit dezentraler Intelligenz und Multiprotokoll-Ethernet-Kommunikation zur einfachen IT-Integration www.turck.de/i40