Mit großen Entwicklungsschritten in Bezug auf Genauigkeiten und Auflösungen von Absolutwert-Drehgebern mit magnetischem Abtastprinzip, öffnet Pepperl+Fuchs dem robusten Wirkprinzip immer neue Einsatzfelder. Innovative Lösungen verbinden kompakte Bauformen, Robustheit und Lebensdauer mit hoher Auflösung und Genauigkeit.
Drehgeber sind in den unterschiedlichsten Bereichen adäquate Messwertaufnehmer für Drehbewegungen, Winkelgeschwindigkeiten oder Positionen bewegter Teile. So unterschiedlich wie die Einsatzbereiche, sind auch die Präferenzen der Anwender in Bezug auf Genauigkeiten, Baugrößen, Robustheit usw. Überall dort, wo enge Einbauräume möglichst kleine Lösungen erfordern oder wo sich hohe Belastungen aus Umgebungsbedingungen in Form von Verschmutzungen durch Staub, Flüssigkeiten, Temperaturen, Vibrationen oder Schock ergeben, haben sich mittlerweile solche Drehgeber hervorragend bewährt, die mit einem robusten magnetischen Abtastprinzip arbeiten.
Pepperl+Fuchs bietet mit diesem Wirkprinzip Inkremental- sowie Absolutwert-Drehgeber an. Bei den magnetoresistiven Inkrementalgebern wird ein magnetisches Polrad von einem stationären Sensor abgetastet, der nach dem AMR/GMR (Antisotrope-Magneto-Resistive-Effekt bzw. Giant-Magneto-Resistive-Effekt) arbeitet. Bei Absolutwert-Drehgebern mit magnetischem Abtastprinzip wird ein zwei Achsen Hall Sensor eingesetzt, welcher über ein rotierendes Magnetfeld ein Sinus- bzw. Kosinussignal erzeugt. Dieses Signal wird über den internen Prozessor bearbeitet, dass der Prozesswert dem Ausgangswert eines Absolutwert-Drehgebers mit optischer Abtastung gleicht. So lassen sich kompakte Singleturn-Absolutwert-Drehgeber mit geringem Bauvolumen realisieren.
Ohne mechanisches Getriebe
Mit einem zusätzlichen Wiegand Sensor macht Pepperl+Fuchs daraus Multiturn-Absolutwert-Drehgeber. Ein über dem Wiegand Sensor rotierendes Permanentmagnetfeld erzeugt im Kern des Wiegand Sensors einen Wechsel der Magnetfeldrichtung und damit eine Induktionsspannung in der darüber gewickelten Spule. Somit steht immer bei Magnetfeldrichtungswechsel, also jeweils bei einer Umdrehung, Energie zur Verfügung. Diese dient zur elektronischen Zählung der Umdrehung und Speisung der Elektronik. Eine interne Batterie zur Speisung der Elektronik ist folglich nicht mehr notwendig. So sind die Drehgeber von Pepperl+Fuchs unabhängig von Spannungsausfällen. Es gehen keine Daten verloren und beim Wiederhochfahren stehen alle Positionswerte zur Verfügung. Der Wiegand Sensor trägt also wesentlich zur Erhöhung der Zuverlässigkeit und gleichzeitig zur Reduzierung von Wartungs- und Servicearbeiten bei.
Der große Vorteil des magnetischen Wirkprinzips ist, dass es sich um ein berührungsloses Abtastsystem handelt. Es gibt kein mechanisches Getriebe das verschleißen kann und Wartungs- bzw. Serviceaufwand verursacht. Neben hoher Zuverlässigkeit und langer Lebensdauer ermöglicht die Technologie der Multiturn-Abtastung über den Wiegand-Effekt eine Reduzierung der Baugröße im Vergleich zur konventionellen Technologie. Praktisch können so Absolutwert-Drehgeber mit einem Außendurchmesser von lediglich 36 Millimeter realisiert werden. Den Stand der Entwicklung markieren heute Auflösungen von 12 Bit bei Singleturn-Versionen. Bei Multiturn-Ausführungen können Auflösungen bis theoretisch 39 Bit erreicht werden. Standardmäßig sind 12, 16 oder 18 Bit verfügbar. Stand heute werden mit diesem Konstruktionsprinzip für magnetische Absolutwert-Drehgeber Genauigkeiten von 0,5° bis 1° erreicht.
Vielseitige Einsatzmöglichkeiten
Die magnetischen Absolutwert-Drehgeber von Pepperl+Fuchs bieten optimierte Lösungen für Applikationen bei denen die Baugröße und vor allem schwierige Umgebungsbedingungen, sprich hohe Belastungen durch Verschmutzung, Temperaturen, Vibrationen usw. im Vordergrund stehen. Typische Einsatzbereiche bei denen vorrangig die Baugrößen ein maßgebliches Kriterium darstellen, finden sich in der Medizintechnik oder der Laborautomation. In anderen Bereichen wie etwa in Nutzfahrzeugen oder in Windenergieanlagen sind es die besonders widrigen Umgebungsbedingungen für die das magnetische Abtastprinzip die adäquate Lösung darstellt. Die Steuerung der Anstellwinkel der Rotorblätter (Pitch Control) in Windenergieanlagen oder die Positionsüberwachung der Gondel (Azimuthwinkel) sind Anwendungsbeispiele mit extremsten Anforderungen. Hier müssen Drehgeber unter anderem bei Temperaturen von -40 bis +100°C arbeiten und eine hohe Schock- sowie Vibrationsfestigkeit aufweisen.. Ebenfalls im Vorderrund steht hier die Lebensdauer, wobei das magnetische Abtastprinzip mit klaren Vorzügen punktet.
Ausblick
Mit Weiterentwicklungen, vor allem im Bereich der Elektronik, bieten die Absolutwert-Drehgeber mit magnetischem Abtastprinzip zunehmend höhere Auflösungen und Genauigkeiten, was weitere Einsatzfelder bis in die Bereiche der Fabrikautomation öffnet. Auch hier werden tendenziell immer kleinere Bauformen gefordert, die Umgebungsbedingungen werden mechanisch anspruchsvoller und Anwender richten ihren Fokus verstärkt auf Wartungsfreiheit und Lebensdauer.
