Sensorik

Elektronische Bausätze zur berührungslosen Winkelmessung

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Zur Integration von Winkelsensoren in Messgeräte, Stellglieder, Schaltwerke und Schleifringübertrager werden Bausätze nach anwendungsspezifischen Vorgaben entwickelt. Zu den neuen Ausführungen gehören elektromagnetische und mikro-elektromechanische (MEMS) Systeme, die berührungslos und damit verschleißfrei arbeiten und kein Betriebsdrehmoment erfordern. Für sicherheitsrelevante Maschinen und Anlagen erfolgt die Auslegung entsprechend SiL 2 nach EN 61508.

Elektromagnetische Bausätze zur Winkelmessung bestehen aus einem Permanentmagneten und einer Platine mit der elektronischen Schaltung. Bei Drehung des Magneten wird ein ASIC mit integrierten Hall-Elementen berührungslos aktiviert. Dabei wird ein Sinus-Cosinus-Signal über einen Drehwinkel von 360° generiert. Nachfolgende Schaltungen liefern je nach Auslegung verschiedene digitale oder analoge Ausgangssignale. SSI, CANopen, 0 bis 10 VDC oder 0 (4) bis 20 mA stehen zur Wahl.

Entsprechend den Forderungen des Anwenders erfolgt die mechanische Konfiguration. Runde oder eckige Platinen können realisiert werden. Die Einwirkung von Feuchtigkeit wird durch Schutzbeschichtungen verhindert. Arbeitstemperaturen reichen von –55 °C bis +125 °C. Integriert werden die Bausätze z.B. in Nockenschaltwerke, Fahrschalter, Stellglieder, Windrichtungsmesser, Hebelgelenke, Schleifringkörper und ähnliche mechanische Systeme, bei denen nur geringer Einbauraum zur Verfügung steht.
Multitour-Winkelcodierer liefern CANopen Safety Protokoll
Zur Integration in Schleifringkörper wurden die Bausätze TKN entwickelt. Sie erfassen Umdrehungen und Ablaufgeschwindigkeiten. Die Schleifringe dienen zur Energie- und Signalübertragung und werden u.a. an Brücken- und Mobilkranen, Transportbühnen und Seil- und Kabelwinden eingesetzt. Die Elektronik des Bausatzes TKN besteht aus zwei voneinander unabhängigen Kanälen mit CANopen-Schnittstelle am Ausgang. Diese werden über die jeweilige Knotenadresse angesprochen und liefern neben den Positionsdaten auch Geschwindigkeitswerte. Die Auflösung beträgt 12 Bit entsprechend 4096 Schritten je Umdrehungen. Zusätzlich wird jede Umdrehung durch einen Zähler erfasst und laufend gespeichert. Damit erhöht sich der Messbereich auf 1024 Umdrehungen.
MEMS-Schaltkreise messen Neigungswinkel
Ebenfalls als autonomes Bauelement in Platinenform sind die Neigungssensoren NKN lieferbar. Sie erfassen zwei Messachsen jeweils in einem Bereich von ± 90°. Als Sensor- element dienen MEMS-Schaltkreise mit nachfolgender Digitalisierung und Linearisierung durch Micro-Controller. Zwei voneinander unabhängige Kanäle führen zum CANopen-Bus. In einer zweiten Version sind die Neigungssensoren mit einem oder zwei analogen Strom- oder Spannungsausgängen lieferbar.
TWK-Consult GmbH www.twk.de
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