Drehgeber Drehgeber mit Hallsensoren – langlebig und unempfindlich

Hall-Sensoren müssen nicht empfindlich sein, wie Winkelsensoren von Megatron zeigen: Temperatur- und EMV-Einflüsse können die Drehgeber nicht beeindrucken.

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Manche Mythen halten sich hartnäckig: etwa dass Hall-Sensoren anfällig gegenüber magnetischen Fremdfeldern und Temperaturänderungen seien. Das mag in den Anfangstagen dieser Sensoren der Fall gewesen sein, doch heute stellt etwa bei den Hall-Sensoren der ETX-Serie von Megatron moderne gradienten-basierte Magnet-Sensor-Technologie auch bei magnetischen und thermischen Einflüsse präzise Ergebnisse sicher, unterstreicht der Hersteller.

Sensibel, aber unempfindlich

Ein Beispiel: Bei einfachen Hall-Sensoren wirkt ein Magnetfeld senkrecht auf ein einziges Hall-Element. Durch den entstehenden Hall-Effekt bilden sich an den Rändern des Hall-Elements unterschiedliche Potentiale (Hall-Spannung), welche in ihrer Amplitude proportional der magnetischen Feldstärke sind. Dieses simple Verfahren zur Ermittlung der Hall-Spannung hat die Empfindlichkeit konventioneller Hall-Sensoren gegenüber magnetischen Fremdfeldern und Temperatur-Einflüssen zur Folge.

Die ETX-Winkelsensoren arbeiten dagegen auf Basis eines diametral magnetisierten Magneten, welcher sich gegenüberliegend von vier 90° zueinander versetzten Hall-Elementen befindet. Durch differentielle Auswertung (Differenz-Verstärkung) der Ausgangssignale von zwei gegenüberliegenden Hall-Elementen lässt sich die Richtung des Magnetfeldes bestimmen, so dass die Sensoren stabil gegenüber magnetischen Fremdfeldern werden. Durch diese Konstellation ist ebenfalls sichergestellt, dass Temperaturschwankungen so gut wie keinen Einfluss auf das Mess­ergebnis haben.

Einsatz in störanfälligen Umgebungen ohne Einbußen

Bei den ETX-Drehgebern erfolgt die Winkelberechnung über einen integrierten digitalen Signalprozessor, der komplexe Berechnungen schnell und hochgenau durchführt. Die Sensoren aktualisieren Messwerte mit einer Geschwindigkeit bis 96 µs und einer Auflösung bis 14 Bit (modellabhängig ). Trotz hohen Aufwands in der Messwert-Erfassung und Signalverarbeitung ist der Stromverbrauch des Sensors gering. Bei der ETX-Serie von Megatron sind in all den zahlreichen verfügbaren Varianten ausschließlich Hall Chips neuester Generation mit differentieller Auswertung im Einsatz. In der Summe erlauben diese Eigenschaften den Einsatz in störanfälligen Umgebungen und schwierig zu wartenden Applikationen ohne Einbußen an Präzision, so der Hersteller.

Langlebig und flexibel

Das Messprinzip von Hall-Sensoren ist kontaktlos, weshalb diese Sensoren im Vergleich zu anderen Technologien besonders langlebig sind. In puncto Lebensdauer schlägt das berührungslose Funktionsprinzip von Hall-Sensoren z.B. das klassische Potentiometer. Anders als Potentiometer, die sich bei der Messwertausgabe auf einen wenig belasteten Spannungsteiler beziehen, liefern die ETX-Hall-Sensoren ihr Ergebnis zudem als normiertes Ausgangssignal (z. B. 4 bis 20 mA). Ein weiterer Vorteil für Konstrukteure ist die flexible Anpassung der Sensoren: Sie können ab Werk mit einer individuellen Ausgangskennlinie programmiert werden – selbst bei kleinen Abnahmemengen, betont Megatron.

Konstrukteuren sind die Vor- und Nachteile der unterschiedlichen Sensor-Technologien meist bekannt. Zwar bestimmt die Applikation die Auswahl des entsprechenden Sensors; eingefahrene Denkmuster können jedoch die Auswahl einer Sensortechnologie bestimmen, ohne auf die eigentliche Problemstellung zu bedenken.

Elektronik- und Schnittstellenvielfalt

Durch den Einsatz von ETX-Sensoren werde die Aufgabe wesentlich effizienter gelöst, so Megatron: Die Elektronik- und Schnittstellenvielfalt biete den Konstrukteuren ein Höchstmaß an Flexibilität kombiniert mit den Vorteilen der gradientenbasierende Hall-Technologie.

Zudem würden sich aus dem Sensor-Konzept hunderte Kombinationsmöglichkeiten ergeben; über 25 Elektronik-Varianten erlauben die einfache Integration der Drehgeber in unterschiedlichste Anwendungen, so Megatron. (jv)

SPS IPC Drives 2018: Halle 8, Stand 428

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