Drehgeber von Megatron mit vielen Elektronik-Varianten

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Drehgeber von Megatron mit vielen Elektronik-Varianten und Software-Optionen

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Nach wie vor hält sich der Mythos, Hall-Sensoren seien anfällig gegenüber magnetischen Fremdfeldern und Temperaturänderungen. Auf ETx-Winkelsensoren von Megatron trifft er jedenfalls nicht zu: Hier arbeitet die Messwerterfassung auf Basis modernster Gradienten basierter Sensortechnologie. Ein zusätzliches Plus sind die zahlreichen Elektronik- und Software-Optionen der Drehgeber für die Anforderungen der jeweiligen Applikation.

Alexander Niedergesäß, Produktmanagement, Megatron Elektronik GmbH & Co. KG

Die Gradienten-basierte Magnet-Sensor-Technologie sorgt dafür, dass die ETx-Sensoren weitestgehend robust gegenüber magnetischen und thermischen Einflüssen sind. Ein Beispiel: Bei einfachen Hall-Sensoren wirkt ein Magnetfeld senkrecht auf ein einziges Hall-Element. Durch den entstehenden Hall-Effekt bilden sich an den Rändern des Hall-Elements unterschiedliche Potenziale (Hall-Spannung), welche in ihrer Amplitude proportional der magnetischen Feldstärke sind. Dieses simple Verfahren zur Ermittlung der Hall-Spannung hat die Empfindlichkeit konventioneller Hall-Sensoren gegenüber magnetischen Fremdfeldern und Temperatur-Einflüssen zur Folge. Die ETx-Winkelsensoren von Megatron arbeiten dagegen auf Basis eines diametral magnetisierten Magneten, welcher sich gegenüberliegend von vier 90° zueinander versetzten Hall-Elementen befindet. Durch differentielle Auswertung (Differenz-Verstärkung) der Ausgangssignale von zwei gegenüberliegenden Hall-Elementen lässt sich die Richtung des Magnetfeldes bestimmen, so dass die Sensoren stabil gegenüber magnetischen Fremdfeldern werden. Durch diese Konstellation ist ebenfalls sichergestellt, dass Temperaturschwankungen so gut wie keinen Einfluss auf das Messergebnis haben. Bei den ETx-Drehgebern erfolgt die Winkelberechnung über einen integrierten digitalen Signalprozessor (DSP). Diese Signalprozessoren können komplexe Berechnungen äußerst schnell und hochgenau durchführen. Die Winkelsensoren aktualisieren Messwerte mit einer Geschwindigkeit von bis zu 96 µs und mit einer Auflösung bis maximal 14 Bit (abhängig vom Sensormodell). Trotz des hohen Aufwands in der Messwert-Erfassung und Signalverarbeitung ist der Stromverbrauch des Sensors äußerst gering. Bei der ETx-Serie des Herstellers sind in all den zahlreichen verfügbaren Varianten ausschließlich Hall Chips neuester Generation mit differentieller Auswertung im Einsatz. In der Summe erlauben diese Eigenschaften den Einsatz in störanfälligen Umgebungen und schwierig zu wartenden Applikationen ohne Einbußen an Präzision.

Hall-Technologie bietet Vorteile gegenüber
anderen Sensor-Technologien

Das Messprinzip von Hall-Sensoren ist kontaktlos, weshalb diese Sensoren im Vergleich zu anderen Technologien besonders langlebig sind. In punkto Lebensdauer schlägt das berührungslose Funktionsprinzip von Hall-Sensoren zum Beispiel das klassische Potentiometer. Anders als Potentiometer, die sich bei der Messwertausgabe auf einen wenig belasteten Spannungsteiler beziehen, liefern die Hall-Sensoren ihr Ergebnis zudem als normiertes Ausgangssignal (z. B. 4…20 mA). Ein weiterer Vorteil für Konstrukteure ist die flexible Anpassung der Sensoren: Sie können ab Werk mit einer individuellen Ausgangskennlinie programmiert werden – das ist selbst bei kleinen Abnahmemengen möglich.

Drehgeber bieten Schnittstellenvielfalt

Konstrukteuren sind die Vor- und Nachteile der unterschiedlichen Sensor-Technologien meist bekannt. Gleichwohl bestimmt die Applikation die Auswahl des entsprechenden Sensors. Eingefahrene Denkmuster führen zur Auswahl einer Sensortechnologie und der Drehgeber wird auf die Applikation hin optimiert, ohne auf die eigentliche Problemstellung einzugehen. Durch den Einsatz von ETx-Sensoren wird die Aufgabe effizienter gelöst. Die Elektronik- und Schnittstellenvielfalt bietet den Konstrukteuren ein Höchstmaß an Flexibilität mit den Vorteilen, die die Gradienten basierende Hall-Technologie mit sich bringt. Aus dem Sensor-Konzept ergeben sich hunderte von Kombinationsmöglichkeiten. Über 25 Elektronik-Varianten erlauben die einfache Integration der Drehgeber in unterschiedlichste Anwendungen. Je nach Variante stehen Versorgungsspannungen von 3,3 V, 5 V, 12 V und 24 V zur Wahl. Neben Analogausgängen mit Single- oder Multiturn-Varianten sind die Drehgeber auch in Ausführungen mit serieller Microcontroller-Schnittstelle (SER) sowie mit SPI-, PWM- oder Inkremental-Ausgang verfügbar. Der elektrische Anschluss erfolgt entweder über Rund- bzw. Flachbandkabel, Stecker oder Lötaugen. Die kompakten Abmessungen bleiben bei allen Varianten bestehen: Das Kunststoffgehäuse hat einen Durchmesser von 25 mm, das Gleitlager ist aus Messing gefertigt. Ein M10-Zentralgewinde dient der Befestigung des Drehgebers in der Applikation. Die Edelstahl-Welle ist mit Ø 6 mm oder Ø 6,35 mm erhältlich.

Analogausgang für exaktes Positionieren

Der ETA25 etwa ist innerhalb der Serie der gefragteste Drehgeber, denn er bietet die gängigen analogen Schnittstellen wie Gleichspannungs- und 4…20 mA-Ausgänge, die für die größte Anzahl an Applikationen benötigt werden. Für sicherheitskritische Anwendungen ist eine galvanisch getrennte und redundante Elektronik vorhanden, die Version ETA25X. Der Drehgeber kommt beispielsweise im Automotive-Bereich zum Einsatz. Er sorgt dort für das sichere Verstellen von Türen. Auch in medizintechnischen Anwendungen werden häufig Analogausgänge verwendet. Dort erfasst der Drehgeber zum Beispiel exakt die Höhenlage von Liegen und Operationstischen.

Flexibel parametrierbar mit Analogsignal

Der ETA25PS besitzt gegenüber dem ETA25 den Vorteil, dass er sich im Feld parametrieren lässt. Kunden haben damit die Möglichkeit, den Drehgeber direkt vor Ort an die Anforderungen der Applikation anzupassen. Er ist ein Singleturn-Sensor und erfasst Winkel im Bereich von 10°…360°. Die Multiturn-Variante ETA25PM lässt sich ebenfalls individuell parametrieren in einem Winkelbereich zwischen 0°…10° und 10°…72.000° (entspricht 200 Umdrehungen). Programmiert wird er durch den Kunden. Der Hersteller bietet optional eine sogenannte Smart-Box, die die Parametrierung des Sensors ermöglicht. Anwendungsgebiete für den Multiturn-Drehgeber sind beispielsweise Stellantriebe, die eine genau definierte Start-/Stopp-Position einnehmen müssen. Diese Antriebe werden unter anderem in Stellelementen von Lüftungsfenstern, z.B. in Gewächshäusern und Bürogebäuden, verwendet. Der Drehgeber ETS25 verfügt über eine digitale Schnittstelle (SER oder SPI), über die ihn der Anwender direkt an bereits vorhandene Mikrocontroller anschließen kann. Diese Möglichkeit ist besonders für Konstrukteure im Gerätebau interessant. Sehr häufig fordert die Applikation diese Schnittstelle, die bei diesem Drehgeber mit 5 V-Versorgungsspannung oder optional 3,3 V zur Auswahl steht.

ETI25-Inkrementaldrehgeber auch als Ersatz für optische Inkremental-Sensoren

Der ETI25 ist besonders für Applikationen geeignet, in denen in erster Linie die Drehgeschwindigkeitsermittlung und Drehrichtungsbestimmung gefragt ist. Er eignet sich deshalb optimal für Applikationen, die ein Inkremental-Signal verlangen, aber auf die Vorteile der robusten Hall-Technologie nicht verzichten wollen. Der Inkrementalgeber hat eine maximale Auflösung von bis zu 4096 Schritten (= 1024 Impulse je Ausgang) und liefert ein Index-Signal bei jeder vollen Wellenumdrehung. Er ist bezüglich der Anzahl der Impulse von 1…127 ab Werk frei programmierbar, darüber hinaus stehen 128, 256, 512 und 1024 Impulse pro Umdrehung zur Verfügung.

Als Handeinsteller für raue Umgebungen geeignet

Unter anderem wurde der Handeinsteller ETAM25 für mobile Maschinen und Messgeräte entwickelt und dient der Sollwertvorgabe per Hand. Da Vibrationen, Temperaturschwankungen und Schmutz dem Handeinsteller wenig anhaben können, ist er prädestiniert für den Einsatz in rauen Umgebungen. Der Sensor besitzt einen integrierten mechanischen Stopp (Links-/Rechtsanschlag, optionale Mittenrastung) und eine optimierte Haptik. Aufgrund dieser Eigenschaften eignet er sich für die komfortable Sollwerteingabe: Der Anwender kann zwischen den Drehbereichen 90°, 180°, 270° und 320° wählen. Häufig werden Messwerte auf der Basis von Amplitudenänderungen übertragen: In Umgebungen mit starken elektromagnetischen Störfeldern kann dies zu Signalstörungen führen. Der ETP25 gibt Messwerte in Form von PWM-Signalen aus. Die Winkelinformation ist hier im Verhältnis von Pulsdauer und Periodendauer enthalten und lässt sich über das Tastverhältnis zuverlässig auswerten.

Konfiguration selbst in kleinen Stückzahlen

Die Elektronik- und Schnittstellenvielfalt bietet den Konstrukteuren ein Höchstmaß an Flexibilität mit den Vorteilen, die die Gradienten-basierende Hall-Technologie mit sich bringt. Ein weiterer Vorteil ist die hohe Qualität der Sensoren: Megatron fertigt sie in Deutschland und konfiguriert sie für seine Kunden je nach Bedarf selbst in kleinen Stückzahlen individuell. Kunden können sich zudem auf schnelle Reaktions- und Lieferzeiten sowie die universelle Kompatibilität der ETx-Drehgeber verlassen und haben damit eine Alternative zu herkömmlichen Technologien an der Hand. jg

www.megatron.de

Details zu den Multiturn-Halleffekt-Drehgebern ETA25PM von Megatron
hier.pro/ZGdwg



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