Marktübersicht: Drehgeber (Encoder)

die Drehgeber in unserer Marktübersicht kann man grundsätzlich in zwei Gruppen einteilen: Inkrementalgeber und Absolutwertgeber. Die Inkrementalgeber können nach photoelektrischen und magnetischen Prinzipien arbeiten. Betrachtet man die photoelektrische Abtastung, unterscheidet man zwischen dem abbildenden Messprinzip und dem interferenziellen Messprinzip. Beim abbildenden Messprinzip gibt es zum einen die Mehrfachabtastung. Hier wird ein Lichtstrahl erzeug und durch eine Lichtquelle wie z.B. eine LED, durch einen Kondensor, eine mit Strichen versehene Abtastplatte, und eine Maßverkörperung auf ein photooptisches Bauelement geleitet. Zwischen der Leuchtdiode und zwei leicht versetzt angeordneten optischen Sensoren befindet sich eine mit Schlitzen versehene Scheibe. Rotiert nun diese Scheibe, wird der Lichtstrahl zwischen LED und Sensoren zyklisch moduliert. Bei einer Bewegung geben die beiden Sensoren zwei um 90° phasenverschobene symmetrische Sinussignale ab. Hochwertige Messsysteme benutzen vier Sensoren, die jeweils zu zweit antiparallel geschaltet sind, um einen definierten Nulldurchgang zu erhalten. Bei der Einfeld-Abtastung wird der Lichtstrahl durch den Kondensor und eine Abtastplatte, die mit zwei verschachtelten Phasengittern ausgerüstet ist, auf eine Maßverkörperung gelenkt. Der Lichtstrahl wird dann reflektiert und durch die Beugungsgitter zurückgeleitet. Dabei entstehen wiederum vier phasenverschobene Bilder der Abtastplatte. Durch eine entsprechende Verschaltung der photooptischen Sensoren werden sie wie bei der Mehrfeldabtastung ausgewertet. Dieses Verfahren ist unempfindlich gegenüber einer leichten lokalen Verschmutzung und toleriert eine leichte Welligkeit der Maßverkörperung und ist somit bei Linearmaßstäben anwendbar. Interferienzielles Messprinzip Beim interferenziellen Messprinzip wird die Beugungserscheinung an einem Gitter ausgenutzt, um ein Messsignal zu erzeugen. Dieses Verfahren wird bei hochgenauen inkrementellen Linearmesssystemen angewandt. Dazu wird der Lichtstrahl durch einen Kondensor auf eine Maßverkörperung geleitet, dort reflektiert und durch den Kondensor zu den photoelektrischen Sensoren zurückgeleitet. Es werden drei Signale erzeugt, die dann in einer Folgeelektronik in die industrietaugliche Zwei-Signal-Form umgesetzt werden. Bei einem inkrementellen Messsystem mit magnetischer Abtastung besteht die Maßverkörperung aus einem hartmagnetischen Träger in dem eine entsprechende magnetische Teilung eingeprägt wurde. Die Abtastplatte trägt dabei vier magnetfeldempfindliche Widerstände, die ähnlich einer optischen Mehrfeldabtastung verschaltet sind. Die Teilungsperiode kann bei diesen Systemen bis zu 5mm betragen. Die magnetische Abtastung wird angewendet, wenn das Messsystem nicht mit erträglichem Aufwand gekapselt werden kann. Sie kann gegenüber Flüssigkeiten unempfindlich hergestellt werden. Lediglich Fremdkörper dürfen nicht in den Abtastspalt gelangen. Bei den absoluten Drehgebern ist die Winkelposition als digitale Information auf der Teilscheibe enthalten. Damit steht nach dem Einschalten, nach Stromunterbrechungen oder nach dem Überschreiten der Grenzfrequenz die genaue Position als digitales Bit-Muster zur Verfügung. Bei den rotatorischen Gebern unterscheidet man solche, die nur eine Umdrehung auflösen können und dann wieder bei 0 beginnen (Singleturn-Geber), und solche die mehrere Umdrehungen auflösen können (Multiturn-Geber). Fazit Eine Vielzahl von Anwendungen in der Automationstechnik ist auf die genaue Angabe von Drehzahl und Position angewiesen. Welcher der angebotenen Drehgeber letztendlich zum Einsatz kommt, richtet sich u.a. nach der Art der Bewegung und der Bewegungsübertragung, den Einsatzbedingungen, der erforderlichen Auflösung sowie den Signal- bzw. Kommunikationsschnittstellen. Nachfolgend beschränken wir uns auf die Multiturn-Drehgeber. Die Gesamtübersicht ist auf unserer Homepage zugänglich.