Induktives Positionscodiersystem Solarpanels stets ins rechte Licht setzen

Autor / Redakteur: Michael Bozek / Dipl. -Ing. Ines Stotz

Auf der Tagesordnung steht aktuell die Energiewende hin zu klimaneutralen erneuerbaren Energien. Jedoch bildet der Stand der Technik noch nicht die wünschenswerte Wirtschaftlichkeit solcher Anlagen ab. Dies zu erreichen ist eines der Ziele, das Pepperl+Fuchs mit neuen, innovativen Produkten unterstützen will.

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Das Position-Coding-System PCI leistet eine berührungslose Drehwinkelerfassung an Großwälzlager für den Einsatz in erneuerbaren Energiequellen, aber auch bei Schiffs- und Hafentechnik sowie im Nutz- und Spezialfahrzeugebau
Das Position-Coding-System PCI leistet eine berührungslose Drehwinkelerfassung an Großwälzlager für den Einsatz in erneuerbaren Energiequellen, aber auch bei Schiffs- und Hafentechnik sowie im Nutz- und Spezialfahrzeugebau
( Archiv: Vogel Business Media )

Solar- und Windparks stehen oft abgelegen von jeglicher Zivilisation. Fallen elektronische Komponenten aus, führt dies zu weiten und oft beschwerlichen Anfahrtswegen, verbunden mit immensen Kosten. Der Lösungsansatz besteht darin, wartungsarme Maschinenkomponenten zur Verfügung zu stellen. Der völlig neuartige und verschleißfreie Positionswinkelsensor ist Baustein auf dem Weg zu mehr Wirtschaftlichkeit für den höchst anspruchsvollen Einsatz bei den erneuerbaren Energien.

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Die Evolution vom induktiven Schalter zum wartungsfreien Winkelmesssystem

Mit dem Positionscodiersystem PCI, einem induktiven Winkelmesssystem, setzt Pepperl+Fuchs die Entwicklung der erfolgreichen PMI-Reihe fort. Bei beiden Baureihen sind zahlreiche, dicht nebeneinander angeordnete Spule/Schwingkreis-Systeme die Grundlage. Diese erlauben mit Hilfe einer intelligenten Microcontroller-Auswerteeinheit die genaue Positionsbestimmung eines metallischen Targetelements. Bei den etablierten PMI-Systemen wird die Position eines einzigen Metalltargets entlang der Sensorfläche detektiert, was die maximal mögliche Messlänge auf die verfügbaren Sensorbaulängen beschränkt. Die induktiven Linearmesssysteme erreichen einen Messbereich von bis zu 1000 mm.

Beim neuen positionscodierenden PCI-System hingegen fungiert der Sensor lediglich als Lesekopf an dem ein vielfach längeres Codeband vorbeigeführt wird. Ohne Verlust der Positionsgenauigkeit kann der Messbereich von 1 m bis 12 m erweitert werden. Bezogen auf den Umfang eines Großwälzlagers oder Drehverbindung entspricht das einem Lagerdurchmesser von rund 4 m. Der Grund für die ungewöhnlich hohe und vor allem wegunabhängige Positioniergenauigkeit von ±1 mm liegt in der inkrementellen Auswertung der einzelnen Codesegmente. Bezogen auf den Umfang einer Drehverbindung mit 4 m Durchmesser entspricht das einer Positionswinkelauflösung von 0,03°.

Das Hauptelement der induktiven Positionscodierung ist die Codeschiene. Sie entsteht durch eine paarweise Anordnung von Stahlstiften, die als sogenannte Targets auf einem Trägermaterial aus Kunststoff befestigt werden. Die Stifte sind paarweise angeordnet, sodass immer mindestens ein Targetpaar vom Lesekopf erfasst wird. Die so entstandene Lücke zwischen zwei Targetpaaren existiert nur ein einziges Mal entlang der gesamten Codeschiene. Über ein zweistufiges Auswerteverfahren ist der Sensor in der Lage, die aktuelle Position der Codeschiene präzise zu berechnen. Zuerst detektiert er die Grobposition unter Zuhilfenahme der unter dem Lesekopf befindlichen Targetlücke. Danach addiert der Prozessor den Abstand zwischen dem ermittelten Referenzpunkt am Sensor und dem aktuell identifizierten Targetpaar. Entfernt sich dieses durch Bewegung vom Referenzpunkt am Sensor, wird der größer werdende Restweg addiert. Wenn das ursprünglich ermittelte Targetpaar über den Erfassungsbereich des Sensors hinausfährt, wird gleichzeitig das neu einfahrende Targetpaar zur Auswertung der Position herangezogen.

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