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Sensorik

Dynamische Neigungssensoren für mehr Präzision und Sicherheit

| Autor/ Redakteur: Tobias Schubert* / Jan Vollmuth

Dank dualem Mess-System und viel Rechenpower liefern die neuen bewegungskompensierte Neigungssensoren von Posital exakte Positionswerte unter rauesten Bedingungen – und sorgen bei Baggern, Kränen und schwerem Gerät für mehr Präzision und Sicherheit.

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Die neuen Dynamic-Tiltix-Neigungssensoren empfehlen sich für den zuverlässigen Betrieb in Heavy-Duty-Applikationen wie beispielsweise Bagger.
Die neuen Dynamic-Tiltix-Neigungssensoren empfehlen sich für den zuverlässigen Betrieb in Heavy-Duty-Applikationen wie beispielsweise Bagger.
(Bild: Posital)

Doppelt genäht hält besser: Anders als konventionelle Neigungssensoren, die bei ihren Messungen auf einen einzigen Beschleunigungssensor setzen, greift bei der Dynamic-Tiltix-Serie des Sensorherstellers Posital ein gedoppeltes System. Dem singulären Messsystem wurde ein Gyroskop zur Seite gestellt, mit dem sich die tatsächliche Drehgeschwindigkeit in den unterschiedlichen Achsen ermitteln lässt. Beseitigt wurde so die zentrale Schwachstelle herkömmlicher Neigungssensoren, bei denen heftige Beschleunigungen und Vibration regelmäßig zu einem Verrauschen der ermittelten Signale führen – und damit zu Fehlern bei der Winkel- und Positionsmessung.

Tatsächliche Neigungsposition präzise bestimmen

Im Tandem sorgen der elektromechanische Beschleunigungssensor und das Gyroskop, deren Signale über einen innovativen Algorithmus verknüpft und mit Rechenpower ausgewertet werden, für die präzise Bestimmung der tatsächlichen Neigungsposition. Einbringen konnte Posital hier sein Know-how aus über zehn Jahren als Hersteller von Neigungssensoren, wobei die Entwicklung des Systems fast drei Jahre dauerte.

Verrauschtes Signal vs. klares Messergebnis durch Kombination aus Bewegungssensor und Gyroskop.
Verrauschtes Signal vs. klares Messergebnis durch Kombination aus Bewegungssensor und Gyroskop.
(Bild: Posital)

Prädestiniert sind die Dynamic Tiltix-Geräte, die mit CANopen und SAE J1939 über die wichtigsten Schnittstellen des mobilen Maschinenmarktes verfügen, für den zuverlässigen Betrieb in Heavy Duty-Applikationen wie schwerem Baugerät, Kränen, Landmaschinen sowie in Mining-Equipment. Neben mehr Betriebssicherheit sorgen sie auch für handfeste Zeit- und Kostenersparnis – etwa bei Baggern, die ihre Arbeit bislang immer wieder kurzzeitig stoppen mussten, um klare Messsignale zu generieren. Mit dem dualen Mess-System, das auch im bewegten Zustand die verlässliche Neigungsmessung garantiert, können diese kostspieligen Zwangspausen komplett entfallen.

Dynamische Genauigkeit im bewegtem System

Die dynamischen Tiltix-Sensoren, die sich für horizontale wie vertikale Montage eignen, haben einen Messbereich von ± 180°. Die Elektronik ist in einem besonders strapazierfähigen Aluminiumdruckgussgehäuse vergossen, das bis zu 200 g schockresistent und für Schutzklasse IP69K ausgelegt ist. Die Sensoren erreichen eine statische Genauigkeit von ±0,3°, eine dynamische Genauigkeit im bewegten System von 0,5° und eine Auflösung von 0,01°. Die Betriebstemperaturspanne liegt bei -45 bis +75 °C.

Der neue Sensor zielt nicht nur auf den OEM-Markt, sondern ist auch für Retrofits – sprich den Nachrüstmarkt – bestens geeignet. Integration und Montage in vorhandene Maschinen bzw. Fahrzeuge sind kinderleicht. Der Dynamic Tiltix hat keinerlei bewegten Teile und muss auch an kein bewegtes Element – wie etwa ein Drehgeber an die Welle – angeschlossen werden. Die Montage erfolgt schnell und einfach über vier Löcher bzw. Schrauben. Anschließend muss das Gerät nur noch per Kabel mit der Steuerung verbunden werden.

BUCHTIPPDas Buch „Industriesensorik“ beschreibt die Entwicklung und die praktische Anwendung der wichtigsten Sensoren. Durch anwendungsbezogene Fehleranalysen von Messsystemen, Sensoren und Sensorsystemen, jeweils ergänzt durch viele detaillierte, vollständig durchgerechnete Anwendungsbeispiele, eignet sich das Buch nicht nur für Studenten, sondern auch für Ingenieure und Techniker verschiedener Fachrichtungen.

Bahn frei für weitere Applikationen

Containerkranbrücken sind ein typisches Einsatzfeld für den neuen Tiltix-Sensor mit dynamischer Beschleunigungskompensation.
Containerkranbrücken sind ein typisches Einsatzfeld für den neuen Tiltix-Sensor mit dynamischer Beschleunigungskompensation.
(Bild: Posital)

Da über das System – neben den präzisen Neigungswerten – auch die Beschleunigungskräfte und Rotationsgeschwindigkeit für alle drei Achsen erfasst werden, lassen sich mit dem neuen Tiltix-Sensor weitere Applikationen erschließen, bei denen es unter dem Strich fast immer um mehr Sicherheit geht. So kann etwa die Beschleunigungskraft gezielt erfasst und an die Steuerung weitergegeben werden, die ab klar definierten Grenzwerten eine Maschine runterregelt oder komplett abschaltet. Dieses Feature greift etwa bei Betonpumpen-Trucks. Hier kann der Motor der Pumpe gedrosselt werden, sobald der Schlauch, aus dem der Beton fließt, zu stark vibriert bzw. schwankt.

Tobias Schubert, Produktmanager Neigungssensoren, Posital, Köln.
Tobias Schubert, Produktmanager Neigungssensoren, Posital, Köln.
(Bild: Posital)

Auch im weiten Feld Material Handling gibt es spannende Anwendungen. So kann das Gerät etwa in Gabelstaplern eingesetzt werden, um die Neigung des Staplers sowie der Gabeln zu überwachen. Durch Auslesen der Beschleunigungskräfte lassen sich Schwingungen analysieren, um frühzeitig zu erkennen, ob die Last das maximal zulässige Gewicht überschreitet. Auf riesigen Ship-to-Shore-Anlagen sorgen sie während der komplexen Bewegungsabläufe dafür, vorgeschriebene Neigungswerte strikt einzuhalten und das Nachschwingen von Containern zu minimieren. Kommt es zu Abweichungen, wird die Steuerung aktiviert, um über gezielte Gegenschwingungen die Bewegungen zu beruhigen. (jv)

* Tobias Schubert ist Produktmanager Neigungssensoren bei Posital in Köln.

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