Magnetischer Absolut-Drehgeber Wenn Verschmutzung keine Rolle spielen darf

Emmanuel Lemelle, Manager Produktmarketing bei Vishay MCB
Emmanuel Lemelle, Manager Produktmarketing bei Vishay MCB

Kritische Applikationen wie die Steuerung von Roboterarmen oder die Bestimmung der Lenkradposition autonomer Fahrzeuge erfordern Drehgeber, die höchste Zuverlässigkeit und Genauigkeit auch bei hohem Verschmutzungsrisiko bieten.

Neue Anwendungen von Positionierungssystemen wie Armgelenke für Indus­trie- und Kollaborationsroboter oder Lenkräder autonomer Fahrzeuge erfordern Drehgeber mit sehr hoher Genauigkeit, Wiederholgenauigkeit und Auflösung. Höchste Zuverlässigkeit unter allen denkbaren Einsatzbedingungen ist ein Schlüsselparameter für den Endanwender. Vishays Angebot an magnetischen Drehgebern erfüllt alle diese Anforderungen. Dieser Beitrag liefert einen Überblick über Vishays Magnetischer-Absolut-Drehgeber-Kit und erläutert dessen Vorteile gegenüber anderen Positionssensor-Technologien.

Funktionsweise

Wie alle Drehgeber dient das Magnetischer-Absolut-Drehgeber-Kit (RAMK, Rotational Absolute Magnetic Kit) zur Umwandlung einer mechanischen Winkelposition in ein elektrisches Signal (vorzugsweise digital). Es handelt sich dabei um eine innovative magnetische Drehgeber-Technologie, die ein breites Leistungsspektrum abdeckt. Der Rotor des RAMK besteht aus mehreren magnetischen Spuren, deren Magnetfelder von Hall-Effekt-Zellen erfasst werden, die an dem Stator angebracht sind. Auf diese Weise lässt sich die absolute Position des Rotors bestimmen.

Das Kit-Design (Rotor + Stator) zeichnet sich durch Besonderheiten aus wie den exzentrischen Aufbau, der den Zugang zum Ende der Welle erlaubt, die niedrige Bauhöhe von etwa 6,5 mm und das geringe Gewicht von weniger als 55 g. All das macht den Sensor zur bevorzugten Wahl für platzbeschränkte Anwendungen, die eine genaue Drehwinkelbestimmung erfordern. Der RAMK-Drehgeber bietet viele Vorteile:

  • Wiederholgenauigkeit: Durch die hohe Genauigkeit und Auflösung eignen sich solche Drehgeber ideal für Embedded-Anwendungen in rauen Einsatzumgebungen, die eine hohe Wiederholgenauigkeit erfordern.
  • Sicherheit: Dank der integrierten Selbstüberwachung erfüllt diese Technologie alle
  • Sicherheitsanforderungen (einschließlich Luftspaltüberwachung, Temperaturbereichs-
  • überwachung und Konsistenz-Bit).
  • Genauigkeit: Die Rotor/Stator-Kombination bietet bei Drehzahlen bis über 220/min eine hervorragende Genauigkeit (12 bis 13 bit).
  • Plug & Play: Eine Kalibrierung durch den Anwender nach dem Einbau ist nicht nötig.
  • Seine Technologie ist unempfindlich gegenüber Feuchtigkeit, Fett, Staub und andere Verunreinigungen, die in industriellen Umgebungen vorkommen – ein  gravierender Vorteil gegenüber optischen Technologien, die eine völlig saubere Rotorscheibe erfordern.
  • Die magnetische Technologie ist unempfindlich gegenüber Temperaturschwankungen; das ist ein großer Vorteil gegenüber kapazitiven Sensoren, die eine temperatur- und feuchtigkeitsabhängige Dielektrizitätskon­stante aufweisen. Im Gegensatz zu anderen, vergleichbaren Technologien sind die Drehgeber von Vishay dank ihrer patentierten Bauweise unempfindlich gegenüber externen Magnetfeldern.
  • Diese Drehgeber zeichnen sich durch hervorragende Stoß- und Vibrationsfestigkeit aus und erfüllen diesbezügliche Anforderungen an MIL-Produkte.

Auf Anfrage stehen viele Produktvarianten zur Verfügung: diverse Ausgangssignalformate (SPI, SSI oder Biss-C), Multi-Turn-Versionen, volle Redundanz, kundenspezifische Gehäusebauformen und Anschluss für Backup-Batterie.

Mit ihrer hohen Genauigkeit, Wiederholgenauigkeit und Auflösung sind die RAMK-Drehgeber eine ideale Lösung für Anwendungen, in denen ein hohes Verschmutzungsrisiko durch Staub, Feuchtigkeit oder Fett besteht. Typische Beispiele sind die Steuerung von Roboterarmen oder die Bestimmung der Lenkradposition autonomer Fahrzeuge. Dank der Stoß- und Vibrationsfestigkeit sind diese Bauteile zudem bestens geeignet für kardanische Aufhängungen in optoelektronischen Geräten und Raketenlenksystemen. Weitere Anwendungsbereiche sind Windkraftrad- und Solarmodul-Positionierer mit erhöhten Genauigkeitsanforderungen.