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Neigungssensoren Sensor-Fusion: Erweiterung des ursprünglichen Beschleunigungssensors um einen Drehratensensor

| Redakteur: Gudrun Zehrer

TWK hat eine neue Generation von Neigungssensoren entwickelt, die genauer und schneller als bisher messen und unempfindlich gegen Störbeschleunigungen sowie Querneigungsauslenkung sind, so der Hersteller. Die Sensoren sollen sich sehr gut für Applikationen mit dynamischen Anforderungen eignen, bei denen dennoch präzise Neigungswinkel ständig erfasst und an eine Steuerung übermittelt werden müssen.

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TWK fusioniert Sensoren: Der T941 gilt als genauer, schneller und unempfindlich. Möglich wird diese Leistungsverbesserung durch die Erweiterung des ursprünglichen Beschleunigungssensors um einen Drehratensensor, auch Gyroskop genannt, und die Verknüpfung der Messsignale zu einem korrigierten Ausgangssignal, das den Messwinkel exakt anzeigt.
TWK fusioniert Sensoren: Der T941 gilt als genauer, schneller und unempfindlich. Möglich wird diese Leistungsverbesserung durch die Erweiterung des ursprünglichen Beschleunigungssensors um einen Drehratensensor, auch Gyroskop genannt, und die Verknüpfung der Messsignale zu einem korrigierten Ausgangssignal, das den Messwinkel exakt anzeigt.
(Bild: TWK)

Möglich wird diese Leistungsverbesserung durch die Erweiterung des ursprünglichen Beschleunigungssensors um einen Drehratensensor, auch Gyroskop genannt, und die geschickte Verknüpfung der Messsignale zu einem korrigierten Ausgangssignal, das den Messwinkel exakt anzeigt.

Kalman-Filtertechnologie prädiziert auszugebenden Messwert

Beide Sensortypen basieren auf der MEMS-Technologie. Das Zusammenführen und Aufbereiten der Messgrößen des ursprünglichen Beschleunigungssensors und des Gyroskops geschieht unter Hinzunahme eines Kalman-Filters. Diese Filtertechnologie ermöglicht es, den auszugebenden Messwert zu kalkulieren, korrigieren und zu prädizieren, das heißt für eine kurze Zeit vorausschauend zu bestimmen. Das ist notwendig, da der Beschleunigungssensor bei einwirkenden dynamischen Störbeschleunigungen keinen Neigungsmesswert liefern kann und stattdessen der Drehratensensor mithilfe des Kalman-Filters einen Messwert berechnet und prädiziert.

Drehratensensor reagiert nur auf Änderungen des Neigungswinkels

Der Drehratensensor reagiert im Gegensatz zum Beschleunigungssensor nicht auf lineare Störbeschleunigungen, sondern nur auf Änderungen des Neigungswinkels. Alle möglichen applikationsnahen Simulationen und Messungen bei TWK zeigen, dass das Sensor-Fusion-System exakt und sicher arbeitet. Dieses Sensor-System gewährleistet nicht nur bei mobilen Maschinen einen sicheren, gefahrvermeidenden Einsatz - auch während des Betriebes von Motoren, Hydraulikpumpen oder anderer Aktionen, die starke Vibrationen erzeugen.

Sensoren messen Neigungswinkel bis ±100°

Die Sensoren haben einen Arbeitstemperaturbereich von -40° bis 85° C und messen Neigungswinkel bis ±100° bei einer Auflösung von 0,01° und einer Genauigkeit von ±0,2°. Es kann ein- oder zweiachsig gemessen werden. Das stabile Aluminiumgehäuse hält bei einer Schutzart von IP67 auch widrigen Umweltbedingungen problemlos Stand. Schutzarten bis IP69K sind realisierbar.

Sensor+Test: Halle 1, Stand 441

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