Weltneuheit von iC-Haus Encoder Chip + blaue LED = Encoder blue

Neuartige Integrationsplattform für Single-Chip Encoder auf Basis einer blauen LED-Beleuchtung. Mit einem der kürzeren Wellenlänge angepassten speziellen Design werden wesentliche Eigenschaften wie etwa Auflösung, Signalamplitude, Klirrfaktor und Jitter herkömmlicher Encoder deutlich verbessert.
Neuartige Integrationsplattform für Single-Chip Encoder auf Basis einer blauen LED-Beleuchtung. Mit einem der kürzeren Wellenlänge angepassten speziellen Design werden wesentliche Eigenschaften wie etwa Auflösung, Signalamplitude, Klirrfaktor und Jitter herkömmlicher Encoder deutlich verbessert.

iC-Haus hat erstmals Abtast-Chips für optische Positions-Encoder mit einem Fotodioden-Design speziell für blaues Licht entwickelt. Die kürzere Wellenlänge und Eindringtiefe der Photonen verbessert einige der wesentlichen Eigenschaften inkrementeller und absoluter Encoder.

Encoder Chips und blaue LEDs sind jeweils für sich betrachtet nichts Neues. In der Kombination jedoch sind sie etwas Besonderes. Denn hier kommen die Effekte unterschiedlicher Technologien verstärkend zusammen: Blaues Licht weist bei gleicher Spaltbreite eine verringerte Beugung gegenüber langwelligem Licht auf und kann deshalb schärfer abbilden.

Moderne Silizium-Halbleiterprozesse ermöglichen feinere und flachere Strukturen, die der geringeren Eindringtiefe des blauen Lichts entgegenkommen und den Wirkungsgrad verbessern. Feine Strukturbreiten wiederum erlauben ein verschachteltes Layout von Fotodioden, mit denen in Encodern Sinus- und Cosinus-Signale mit geringem Offset erzeugt werden. Gleichzeitig wird in einer flächentreuen Transformation der Randkurven ein hoher Füllfaktor für die lichtempfindlichen Bereiche erzielt.

Für blaues Licht optimiert

iC-Haus hat die inkrementellen Abtaster der iC-PT H-Serie für hohe Auflösungen speziell für blaues Licht optimiert und der Integrationsplattform für derartige Single-Chip Encoder den Markennamen Encoder blue und EncoderBlue gegeben. Die neuen Encoder-Sensoren kombinieren eine verbesserte optische Abtastung mit einer interpolierenden Signalauswertung auf kleinstem Bauraum: Zum Einsatz kommt ein flaches, nur 5 x 5 mm² großes optoQFN-Gehäuse mit Planfenster.

Durch die optimierte Phased-Array-Struktur der Fotochips genügt eine minimale Abtastfläche von nur 1,9 x 3,1 mm, um beispielsweise 10.000 Impulse von einer Codescheibe mit nur 26 mm Durchmesser zu erzeugen. Das blaue Licht erhöht den Kontrast bei geringerem Rauschen, und der bessere Wirkungsgrad reduziert die Stromaufnahme im optischen System. Die Bausteine liefern Jitter-arme Encoder-Quadratursignale mit Index über 4-mA-Push-Pull-Treiber in einfacher, doppelter und vierfacher Auflösung zur genauen Motorregelung. Gleichzeitig werden sonst zur Kommutierung übliche Hall-Sensoren durch drei zusätzlich integrierte Abtastspuren ersetzt. Hier bestimmt die Code-Scheibe das gewünschte Signal und ist leicht an die benötigte Motorpolzahl anpassbar.

Die Index-Verknüpfung sowie die Auflösung werden einfach per Pin eingestellt. Ausgangsfrequenzen bis 1,6 MHz sind zulässig, so dass selbst bei 10.000 Impulsen noch Motordrehzahlen bis ca. 10.000 U/min möglich sind. Zum Anbau und zur Ausrichtung können analoge Testsignale aktiviert werden. Durch die kleine Sensor-Abtastfläche und die erhöhte Lichtausbeute reduziert sich der Energiebedarf für die erforderliche blaue LED – als Betriebsstrom genügen wenige Milliampere aus einer 5-V-Versorgung. Dies verbessert die LED-Lebensdauer besonders bei hohen Betriebstemperaturen im Motor. Die iC-PT-H-Bausteine übernehmen selbst die LED-Regelung und kompensieren Veränderungen durch Alterung und Temperatureinflüsse.

Evaluation Boards verfügbar

iC-Haus bietet Eval-Boards der Abtaster mit Kunststoff-Codescheiben und mit einfach aufsteckbaren blauen LEDs, um die Vorteile in der Signalqualität im direkten Vergleich zur IR-Beleuchtung beurteilen zu können. Die höhere Flussspannung der blauen LEDs und die Stabilität der im Encoder verwendeten Materialien sind in der Systemauslegung zu berücksichtigen.