Encoder Neues in Sachen Motor-Feedback: Magnetischer Kit-Encoder

Redakteur: Philipp Weinecke

Der Sensorhersteller Posital stellt das magnetische Positionsgeber-Kit-System für Servomotoren mit einer Auflösung von 17 Bit und hoher Robustheit vor.

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Kit-Encoder von POSITAL: Das Elektronikpaket ist auf einer kompakten Platine untergebracht und umfasst vier Hall-Sensoren, einen 32-Bit-Mikroprozessor und einen energieautark über den ‚Wiegand-Effekt’ betriebenen Rotationszähler
Kit-Encoder von POSITAL: Das Elektronikpaket ist auf einer kompakten Platine untergebracht und umfasst vier Hall-Sensoren, einen 32-Bit-Mikroprozessor und einen energieautark über den ‚Wiegand-Effekt’ betriebenen Rotationszähler
(Bild: Posital Fraba)

Posital‘s Kit-Encoder schließen die Performance-Lücke zu wesentlich aufwendigeren und teureren optischen Drehgebern – und geben Herstellern von Servomotoren neue Möglichkeiten in Sachen Motor-Feedback. Sie bilden eine leistungsstarke und preislich attraktive Alternative zu klassischen Resolvern, die lediglich über eine analoge Schnittstelle verfügen und nur eine einzelne Umdrehung erfassen können. Verfügbar sind die magnetischen Einbau-Kits wahlweise als absolute multiturnfähige Sensorsysteme sowie auch in inkrementaler Ausführung.

Batterien oder komplexe Getriebesysteme überflüssig

Zu den Komponenten der neuen Kit-Encoder gehören ein Elektronikpaket (d: 36 mm), das auf einer kompakten Platine untergebracht ist, sowie ein kleiner Permanentmagnet, der am Ende der Motorwelle befestigt werden kann. Das Elektronikpaket umfasst vier Hall-Sensoren, einen leistungsstarken 32-Bit-Mikroprozessor und einem energieautark über den ‚Wiegand-Effekt’ betriebenen Rotationszähler. Das clevere Versorgungssystem basiert auf der von Posital weltweit vermarkteten ‚Wiegand-Wire’-Technologie und macht Batterien oder komplexe Getriebesysteme überflüssig.

Stoß- und vibrationsresistent

Der speziell von Posital in den USA gefertigte magnetische Draht wirkt als ‚Energy-Harvesting’-System. Er erzeugt, unabhängig von der Geschwindigkeit einer Drehbewegung, energiereiche Spannungsimpulse und liefert genug Energie, um den Rotationszähler und die dazugehörige Elektronik ständig zu aktivieren. Dieses bewährte Prinzip garantiert wartungsfreie absolute Multiturn-Positionsmessungen.

Da die kontaktfreie Messtechnik von Posital – anders als optische Systeme mit Codescheiben und aufwendigen Getrieben – über keinerlei bewegliche Teile verfügt, erweist sie sich als äußerst stoß- und vibrationsresistent. Während optische Einbausätze reinraumähnliche Montagebedingungen erfordern, sind die magnetischen Posital-Kits wesentlich weniger staub- und feuchtigkeitsanfällig. Problemlos können sie unter normalen Fabrikbedingungen montiert werden.

Open Source- statt proprietären Schnittstellen

Die neuen Einbausätze sind mit verschiedenen herstellerneutralen digitalen Kommunikationsschnittstellen wie BISS oder SSI für absolute Messungen sowie Uvw und Abz für Kommutierungs- und Inkrementalgeber erhältlich. Zusätzlich können Protokolle auf Basis der RS 485-Schnittstelle implementiert werden. „Während eine Vielzahl der marktüblichen optischen Einbau-Kits mit proprietären Schnittstellen aufwarten und so eine direkte Abhängigkeit des Motorkunden vom Drehgeberhersteller erzeugen, haben wir bewusst einen anderen Weg eingeschlagen,“ so Jörg Paulus, Deutschland- und Europachef von Posital. „Wir sind vehemente Verfechter von Open Source-Schnittstellen.“

Zubehör zum Schutz vor externen Einflüssen verfügbar

Konzipiert sind die Kit-Encoder in zwei Ausführungen: Als absolute multiturnfähige Sensorsysteme warten sie mit einer elektronischen Auflösung von 17 Bit bzw. bei der Multiturn-Positionsmessung mit einem Bereich von mehr als einer Million Umdrehungen auf. Eine zweite Variante bietet eine kombinierte Ausgabe von Inkremental- und Kommutierungssignalen mit bis zu 16.384 Impulsen pro Umdrehung. Ausgelegt sind die neuen Motorfeedback-Systeme für einen Temperaturbereich von -40 bis +105 °C. Kompaktes und kostengünstiges Abschirmungszubehör ist verfügbar, um die elektronischen Komponenten und Hall-Sensoren gezielt vor externen Magnetfeldern – z. B. beim Einbau in einem Motor in unmittelbarer Nähe zu einer magnetischen Bremse – zu schützen.

Neue Filteralgorithmen reduzieren die Latenzzeiten

Die technologische Basis der neuen Einbau-Kits bilden die hochauflösenden magnetischen Anbaudrehgeber der Ixarc-Serie von Posital, die seit 2013 auf dem Markt sind. Dank 16-Bit-Auflösung und einer Genauigkeit von 0,09° konnten sie sich rasch als Alternative zu den bei Präzisionseinsätzen traditionell gesetzten Sensoren mit Optoelektronik etablieren. „Was wir für Ixarc mit großem Aufwand erfolgreich entwickelt haben, können wir jetzt als Bausatz-Lösung gezielt auch Motorherstellern an die Hand geben“, so Christian Leeser, Mehrheitsgesellschafter und CEO der Fraba-Gruppe, zu der auch Posital gehört. Durch neue Filteralgorithmen bei der Signalverarbeitung wurden die Latenzzeiten noch einmal deutlich reduziert, so dass auch bei hochdynamischen Anwendungen eine präzise Motorsteuerung möglich ist. „Mit unseren Kits schaffen wir ein völlig neues Produkt, das zwischen den klassischen Resolvern und optischen Abtastsystemen positioniert ist – und den Markt in Sachen Performance und Preis ganz neu definiert.“.

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