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Encoder Mini-Encoder hält Kleinstmotoren stets auf Position

Autor / Redakteur: Isa-Patrizia Kemmner* / Jan Vollmuth

Die miniaturisierten 22-mm-Kit-Encoder von Posital machen Multiturn-Funktionalität bei Kleinstmotoren möglich – und bleiben auch bei Stromausfall auf Position.

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Mit den 22-mm-Kits von Posital gibt’s nicht nur integriertes Motorfeedback auf kleinstem Bauraum: Auch im stromlosen Zustand bleiben sie zuverlässig auf Position.
Mit den 22-mm-Kits von Posital gibt’s nicht nur integriertes Motorfeedback auf kleinstem Bauraum: Auch im stromlosen Zustand bleiben sie zuverlässig auf Position.
(Bild: Posital, © fotoflash – stock.adobe.com; [M]EHaselmann)

Darüber freuen sich die Kleinen: Die miniaturisierten 22 mm Kit Encoder von Posital machen Multiturn-Funktionalität bei Kleinstmotoren möglich und bleiben dank Wiegand-Sensor auch bei Stromausfall auf Posi­tion – ohne Batterien oder Getriebe.

Jetzt Motorfeedback auch für Kleinstmotoren

Da es bislang an schlank-bauender Multiturn-Technologie fehlte, werden Kleinstmotoren, die sich zunehmender Beliebtheit etwa bei Cobots oder in der Medizintechnik erfreuen, meist ohne integriertes Motorfeedback bzw. allenfalls mit reinen Singleturn- bzw. Inkremental-Encodern betrieben. Mit einem großen Nachteil: Während Multiturn-Geber die Bewegungen der nachlaufenden Welle auch stromlos erfassen und die gepufferten Daten beim Restart als präzises Positionssignal ausgeben, können Inkremental-Geber auf keine Werte vor dem Stromausfall zugreifen.

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Hier punkten die Multiturn-Kits von Posital, mit denen Motoren und Antriebe immer auf Position bleiben. „Bei kurzfristigen Stromausfällen sind sie wie ein Netz mit doppeltem Boden“, sagt Jörg Paulus, bei Posital General Manager für das Europa-Geschäft. Zudem sind sie mit ihrem ultrakompakten Footprint – Durchmesser: 22 mm, Höhe: 23 mm – auf gängige Kleinstmotoren abgestimmt.

Problemlos integrieren in vorhandene Designs

Zudem lassen sie sich problemlos in vorhandene Motor-Designs integrieren: Während der rotierende Magnet am Ende der Welle fixiert wird, sind die übrigen Komponenten – mit dem Elektronikpaket inkl. Wiegand-Sensor als Herzstück – mit wenigen Handgriffen an der Rückseite des Motors installiert. Der seitliche Stecker sorgt für die Verbindung zum Motor. Mit SSI und Biss C stehen zwei herstellerneutrale Schnittstellen bereit. Dank integrierter Kalibrierfunktion stellt sich das Kit nach kurzem Andrehen der Welle automatisch auf den Motor ein und hinterlegt die Parameter im Speicher.

Die 22er-Kits sind der kleine Bruder der 36-mm-Serie, die Posital Ende 2016 vorgestellt hat. „Aufbau wie Funktionsweise unserer Kits sind identisch und zeigen, dass sie Teil einer skalierbaren Produktfamilie sind, die mit 17-Bit-Auflösung und einer Genauigkeit von 0,09° aufwartet“, so Paulus. Entscheidender Unterschied: Der Einbauraum der Mini-Kits ist fast zwei Drittel kleiner.

Minikraftwerk passt auf eine Fingerkuppe

Garant für die Multiturn-Performance – die Versorgung der Zählelektronik im stromlosen Zustand – ist der Wiegand-Sensor von Posital. Das Minikraftwerk, das auf eine Fingerkuppe passt, ist die dominierende Komponente auf der Platine. Der Sensor enthält einen 15 mm langen Wiegand-Draht, eingebettet in eine Kupferspule. Der Draht reagiert aufs Magnetfeld des rotierenden Magnets, indem er sich entlang einer Richtung magnetisiert. Bei Positionswechseln erzeugt der haarfeine Draht Spannungsimpulse – unmittelbar und unabhängig von der Geschwindigkeit der Drehbewegung.

Zum Aktivieren des Rotationszählers wird bei jeder Umdrehung ein Output von 190 nJ benötigt. „Genau das leisten unsere kleinsten Wiegand-Sensoren, die wir für das 22 mm-Kit intensiv überarbeiten mussten“, so Paulus. Die Herausforderung war, den Output aus einem Magnetfeld mit wesentlich kleinerem Permanentmagnet zu generieren. Mit Hochdruck wurde im Aachener F&E-Zentrum daran gearbeitet, das detektierbare Magnetfeld über eine Vielzahl von Parametern wie Abstände, Schirmung und noch präzisere Qualitätsvorgaben für den Draht zu optimieren.

Buchtipp

Das 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.

In Beta-Tests mit namhaften Motorherstellern erhielten die Mini-Kits den letzten Schliff, bevor die Serienproduktion hochgefahren wurde. Produziert wird in Aachen, wobei bereits der Switch von halb- auf vollautomatische Fertigung avisiert ist. „Ich habe selten eine so rasante Nachfrage erlebt“, so Paulus, „als hätte der Markt buchstäblich auf unsere Minis gewartet.“

* Isa-Patrizia Kemmner, Posital-Fraba GmbH

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