LEOTEC Kit-Encoder: Magnetik – verblüffend stark

Innovation bei Motor-Feedback: Magnetische Kit-Encoder statt Resolver oder optisches Abtastsystem. Seit kurzem haben Hersteller von Servomotoren neue Möglichkeiten in Sachen Motor-Feedback. Mit einer elektronischen Auflösung von 17 Bit schließen die von Posital (ÖV: Leotec) kürzlich vorgestellten magnetischen Einbau-Kits die Performance-Lücke zu den wesentlich aufwändigeren und teureren optischen Systemen. Sie bilden auch eine leistungsstarke und preislich attraktive Alternative zu klassischen Resolvern, die lediglich über eine analoge Schnittstelle verfügen und nur eine einzelne Umdrehung erfassen können.

Das Elektronikpaket – Das Herzstück der magnetischen Kit-Encoder.

Das Elektronikpaket – Das Herzstück der magnetischen Kit-Encoder.

Konzipiert sind die montagefreundlichen magnetischen Einbau-Kits, die von Haus aus durch Robustheit und Wartungsfreiheit bestechen, als absolute multiturnfähige Sensorsysteme. Sie eignen sich für Single- wie Multiturneinsätze. 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 wird. Das Elektronikpaket umfasst vier Hall-Sensoren, einen leistungsstarken 32-Bit-Mikroprozessor und einem energieautark über den ‚Wiegand-Effekt’ betriebenen Rotationszähler.

Kit-Encoder – leicht im Motor installierbar.

Kit-Encoder – leicht im Motor installierbar.

Energy-Harvesting intelligent gelöst

Das clevere Versorgungssystem basiert auf der von Posital weltweit vermarkteten ‚Wiegand-Wire’-Technologie und macht Batterien oder komplexe Getriebesysteme überflüssig. Der speziell von Posital in den USA und Deutschland 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 aufwändigen Getrieben – über keinerlei bewegliche Teile verfügt, erweist sie sich als äußerst stoß- und vibrationsresistent. Während optische Einbausätze reinraumähnliche Montagebedingungen erfordern, sind die magnetischen Kits unempfindlich gegen Schmutz und Feuchtigkeit. Problemlos können sie unter normalen Fabrikbedingungen und selbst in nicht ESD-geschützten Bereichen montiert werden.

Zwei Schrauben genügen

Installation und Inbetriebnahme sind ein Kinderspiel: Zwei Schrauben reichen – und das System ist einsatzbereit. Ein Plus ist auch die integrierte elektronische Kalibrierfunktion, die das Feedback-System optimal auf die Performance des jeweiligen Motors einstellt. Es genügt, die Motorwelle drei Sekunden lang mit konstanter Geschwindigkeit zu drehen. Dabei werden die für jedes System individuellen Eigenheiten erfasst und in der Software hinterlegt.

Mit 36 mm Durchmesser und 24,2 mm Bauhöhe fällt der Einbausatz für einen Multiturngeber sehr klein aus. Dies prädestiniert ihn für kompakte Motoren mit 40-er Flanschmaß. Bei Bedarf lässt sich das Kit auch auf andere Wellenformate adaptieren. Hierfür stehen passende Adapterplatten aus gefrästem Aluminium oder preiswertem Kunststoff zur Verfügung.

Die neuen Einbausätze sind mit verschiedenen herstellerneutralen digitalen Kommunikationsschnittstellen wie BISS oder SSI für absolute Messungen erhältlich. Aktuell wird eine BISS Line-Schnittstelle implementiert, die den Weg für die im Trend liegende Einkabeltechnologie – die Übertragung von Strom und Drehgebersignal in einem einzigen Kabel – ebnet. „Während eine Vielzahl der marktüblichen optischen Einbau-Kits mit proprietären Schnittstellen wie Hiperface oder Endat aufwartet 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 offenen Schnittstellen.“

Komplexe Filtertechniken der Clou

Als absolute multiturnfähige Sensorsysteme warten die neuen Kit-Encoder mit einer elektronischen Auflösung von 17 Bit bzw. bei der Multiturn-Positionsmessung mit einem Bereich von mehr als einer Million Umdrehungen auf. Der eigentliche Clou sind die komplexen Filtertechniken und die aufwändigen mathematischen Algorithmen, die in mehrjähriger Detailarbeit von den IT- und F&E-Teams von Posital für die Higtech-Chips entwickelt wurden. Erst sie sorgen für die Präzision der Kit-Encoder, die mit Latenzzeiten im Bereich von Mikrosekunden glänzen und das System so bestens für zeitkritische Aufgaben fit macht.

Ausgelegt sind die Einbaukits 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.

Bestens bewährt bei Anbaudrehgebern

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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