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Länger bei der Arbeit

Kapazitive Kodierer in Multi-Motor-Systemen

2. Mai 2017, 14:30 Uhr | Von Jeff Smoot

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Fortsetzung des Artikels von Teil 2

Funktionsprinzipien kapazitiver Kodierer

Kapazitive Kodierer verwenden dasselbe Prinzip wie digitale Messschieber, die als zuverlässig, kostengünstig und präzise bekannt sind. CUIs kapazitive Kodierer der Familie AMT setzen sich aus einem festen sowie einem beweglichen Element zusammen (Bild 2). Jedes dieser Elemente weist zwei Strich- oder Zeilenmuster auf, die zusammen einen als Sender-Empfänger-Paar konfigurierten variablen Kondensator bilden. Wenn der Kodierer rotiert, moduliert die Bewegung des auf der Motorwelle aufgebrachten Elements den Ausgang und erzeugt ein einzigartiges, aber vorhersagbares Signal. Der Kodierer enthält einen ASIC, der das Signal interpretiert und zur Berechnung der Position von Welle und Drehrichtung verwendet, um so die standardisierten Quadratur-Ausgangssignale zu erzeugen. Mit Hilfe eines On-Board-Prozessors können der ASIC und ein Mikroprozessor zusammenarbeiten und komplexere Ausgangssignale generieren, beispielsweise die für bürstenlose DC- (BLDC-)Motoren benötigten Kommutierungsimpulse oder serielle Ausgangssignale in Absolut-Kodierern.

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Das kapazitive Arbeitsprinzip ermöglicht es dem Kodierer, auch in staubiger oder schmutziger Umgebung wie in einem Lagerhaus oder in einer Werkshalle sowie in im Außenbereich aufgestellten Anlagen die Genauigkeit aufrecht zu erhalten. Ähnlich wie magnetische Kodierer können auch kapazitive Kodierer in nichtleitenden Flüssigkeiten wie Getriebeöl untergetaucht arbeiten. Das erspart eine teure Abdichtung des Codescheiben-Gehäuses und verringert die Notwendigkeit regelmäßiger Säuberung und des Ersatzes der Scheibe, was häufig beim Einsatz von optischen Kodierern erforderlich ist. Gleichzeitig erzielt der kapazitive Kodierer eine im Vergleich zu anderen Kodierer-Technologien gleich gute oder überlegene Genauigkeit mit einem typischen Genauigkeitswert von 0,2°.

Ein weiterer Vorteil des kapazitiven Kodierers liegt darin, dass die Auflösung dynamisch eingestellt werden kann, wohingegen optische Kodierer festgelegte Werte haben, sodass eine Änderung der Auflösung den Einbau eines anderen Kodierers erforderlich macht. Eine einstellbare Auflösung sorgt auch für Vorteile bei der Entwicklung, weil sie Ingenieuren erlaubt, Änderungen bei Prototypen schnell und einfach vorzunehmen. Außerdem unterstützt sie das Management der Versorgungskette in der Produktion, indem sie die Verwendung einer einzigen Artikelposition (SKU, Stock Keeping Unit) in mehreren Motorregelungen unterschiedlicher Auflösung gestattet. Das Gehäuse der kapazitiven Kodierer von CUI ist für eine einfache Montage ausgelegt und unterstützt mehrere Montageoptionen. Zudem stehen mehrere Hülsengrößen zur Auswahl, die zu den üblicherweise verwendeten Motorwellen-Durchmessern passen.