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Feedbacksysteme Teil 2

Feedbacksysteme für Vektor-Umrichter und Servoregler im Vergleich

| Autor/ Redakteur: Gerhard Plüddemann / Reinhard Kluger

Wichtig bei Vektorumrichtern und Servoreglern: Die richtige Auswahl der Feedbacksysteme zum Erfassen des Motor-Rotationswinkels, das Übertragen der Informationen und deren Verarbeitung für Umrichter mit sinusförmigen Ausgangsströmen. Einige solcher Feedbacksysteme sind auch für sicherheitsrelevante Funktionen geeignet, entsprechend der Normen wie IEC 62061, IEC 61800-5-2; ISO 13849.

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Schematischer Ablauf der Verarbeitung von Inkrementalgebersignalen Bilder: Plüddemann
Schematischer Ablauf der Verarbeitung von Inkrementalgebersignalen Bilder: Plüddemann
( Archiv: Vogel Business Media )

Neben magnetisch arbeitenden Verfahren basieren Inkrementalgeber meist auf optischen Verfahren. Sie sind aufgrund der technologisch hohen erreichbaren Präzision Resolvern im Bezug auf Genauigkeit überlegen. Als System für den Betrieb von Asynchronmaschinen, die bekanntlich keine Kommutierungsinformation benötigen, bietet sich hier ein einfaches, preiswertes System bei breitem Marktangebot an. Nutzsignale sind die (pro Umdrehung bis zu einigen tausend) um 90° elektrisch versetzten digital ausgegebenen Pulsspuren A und B sowie, einmal pro Umdrehung, der Impuls Z und deren jeweils invertierten Signale. Das Einlesen erfolgt mittels einfacher RS422-Empfängerbausteinen. Anschließend erfolgen Filterung, Decodierung und Zählung. Viele Controller bieten ein entsprechendes Interface als bereits integrierte Baugruppe an. Applikationen mit extrem hohem Auflösungsbedarf (z.B. für hochgenaue Synchronisierungen) lassen sich durch Varianten mit sinusförmigen Ausgangssignalen und Einsatz geeigneter Interpolationsschaltungen im Empfängerteil realisieren.

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Der Inkrementalgeber kann vieles, doch eines liefert er nicht: Absolut aufgelöste Winkelinformationen. Soll hier neben der Drehzahl auch die Position genutzt werden, ist die Referierung auf einen Bezugspunkt erforderlich. In einigen Applikationen ist jedoch eine absolute Positionsinformation, die unmittelbar nach dem Einschalten vorliegt, erforderlich (Kommutierung), oft auch mit der Auflösung mehrerer Umdrehungen (Multiturn-Geber).

SSI –Interface informiert über vier Leitungen

Es mag schon gut 25 Jahre her sein, als man die Übertragung absoluter Informationen noch mit einer Vielzahl von optischen Spuren im Geber und entsprechend vielen Leitungen als Verbindung zur Regeleinheit löste (mit allen Problemen im Bezug auf Verkabelungsaufwand und Zuverlässigkeit). Eine entscheidende Innovation bot seinerzeit eine durch die Fa. Stegmann (Donaueschingen; heute Sick-Stegmann) eingeführtes System, das ein serielles Auslesen größerer paralleler Daten (20 Bit und mehr) über nur 4 Signalleitungen ermöglichte. Das System mit dem Namen SSI-Interface (Synchron-Serielles Interface) hat sich als Industriestandard etabliert und ist nach wie vor aktuell. Die Technik ist simpel und leicht erklärt: Eine zum Geber geführte Taktleitung schiebt dort die parallel generierte und in einem Register gespeicherte Information Bit für Bit auf eine Datenleitung. Der Empfänger kann nun jedes Bit einer Taktphase zuordnen und mittels einfacher, kostengünstiger Logik ein baugleiches Bitmuster im Regler aufbauen.

Mit Einführung diese Technik begann sozusagen das Zeitalter der intelligenten Schnittstellentechnik für Feedbacksysteme.

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