Absolutdrehgeber Robuste Absolutdrehgeber dank intelligenter Signalauswertung

Die neuen Absolutdrehgeber von Servotronix kombiniert die hohe Auflösung und Genauigkeit optischer Absolutgeber mit der Robustheit und kompakten Baugröße magnetischer Geber.

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Servotronix Motion Control

Ein neues Design, das in der magnetischen Absolutdrehgeberreihe Sens-AR zum Einsatz kommt, erzielt die hohe Auflösung und Genauigkeit optischer Absolutgeber; gleichzeitig verbessern sich Abmessungen und Zuverlässigkeit. Die Stärke dieser Geber ergibt sich aus der Verwendung eines nicht-periodischen Musters und eines patentierten Verfahrens zur Signalauswertung, welche die Generierung eines Gray-Codes und die Bestimmung einer hochauflösenden Absolutposition mittels einer Codespur ermöglicht.

Optische Drehgeber

Herkömmliche Inkrementalgeber verwenden eine Teilungsscheibe die eine Messteilung mit entweder einer oder zwei konzentrischen Spuren aufweist. Jede Spur ist ein Muster von Inkrementen im gleichmäßigen Abstand, die entweder transparent oder lichtundurchlässig sind. Ein Lichtstrahl, der durch die Scheibe tritt, wird durch einen optischen Sensor detektiert, der periodische Impulse ausgibt, während sich die Scheibe dreht.

In einer zweispurigen Anordnung, wie in Abbildung 1 dargestellt, wird jede Spur mit einem optischen Sensor abgetastet. Die beiden Sensoren erzeugen zwei sinusförmige Analogsignale mit einer Phasendifferenz. Die einspurige Anordnung liefert zwei gleichartige Signale mittels zweier Sensoren, die um eine Viertelperiode versetzt sind. Diese analogen Signale werden dann in digitale Signale (Rechteck) umgewandelt, die um 90° elektrisch phasenverschoben sind. Durch Überwachung der Phasendifferenz der beiden Ausgangskanäle, kann die Drehrichtung ermittelt werden.

Inkrementelles Muster mit periodischer Teilung

Optische Drehgeber haben typischerweise ein inkrementelles Muster bei dem eine Anzahl n periodischer Teilungen, im Bereich von 250 bis zu mehreren Tausend, auf dem Scheibenumfang gleichmäßig verteilt sind. Mit der digitalen Signalverarbeitung können 4 x n Positionen pro Umdrehung gezählt werden. Die analogen Werte der zwei Signale werden verwendet, um die exakte Position innerhalb einer Periode des Teilungsscheibenmusters zu berechnen. Entsprechend kann die inkrementelle Position mit einer hohen Auflösung ausgewertet werden. Um jedoch eine absolute Position innerhalb einer Umdrehung zu bestimmen, muss die Startposition bekannt sein.

Um absolute Positionen zu bestimmen, verfügt die Scheibe eines modernen Absolutdrehgebers über eine zusätzliche Absolutspur mit einem binären Code-Muster (Abbildung 2). Die Absolutspur ist aus Segmenten unterschiedlicher Länge gemäß des Muster-Designs zusammengesetzt. Jedes Segment ist ein Vielfaches des durch die Auflösung bestimmten Teilungsschritts.

Die Absolutspur erfordert eine Auflösung, die mindestens so hoch ist wie die Auflösung der Inkrementalspur. Die Länge der einzelnen Teilungsschritte des Absolutmusters ist daher gleich der Periodenlänge (Teilungsperiode) des inkrementellen Musters.

SENSOR+TEST 2015

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