Drehen ohne Ende

Technik | Sensorik

Drehgeber – Getriebelose Multiturn-Hall-Drehgeber verbinden hochgenaue Messtechnik mit hoher Dynamik und langer Lebensdauer. Eine Parametrierschnittstelle sowie die robuste Mechanik mit sicher gekapselter Elektronik erlauben vielfältige Einsatzgebiete.

30. Oktober 2013

Die Messung von Drehwinkeln größer als 360 Grad in technischen Geräten erfordert häufig einen unbefriedigenden Kompromiss zwischen der Messgenauigkeit, der Lebensdauer und den Kosten der eingesetzten Sensoren. So eignen sich kostengünstige Mehrwendelpotenziometer zwar gut für Anwendungen, bei denen der Messwinkel nur wenige Umdrehungen umfasst, allerdings bieten sie lediglich eine mittlere Lebensdauer von weniger als fünf Millionen Wellenumdrehungen.

Kostenaufwendige optische Multiturn-Drehgeber dagegen befriedigen zwar höhere Ansprüche an Messwinkel, Lebensdauer und Prozesssicherheit, jedoch verursacht hier das Zählergetriebe oft Probleme wie Verschleiß, störende Geräusche oder eingeschränkte Dynamik.

Eine sinnvolle Alternative für beide Lösungen sind neue Multiturn-Hall-Drehgeber, die der Münchener Sensorikspezialist Megatron vorgestellt hat. Die Drehgeber basieren auf robusten elektromagnetischen Hall-Sensoren, benötigen kein Vorsatzgetriebe und haben deshalb kein Umkehrspiel. Durch die sicher gekapselte Elektronik sind die Drehgeber auch in feuchten Umgebungen anwendbar und darüber hinaus resistent gegenüber Temperaturschwankungen und Schmutz.

Weil keine empfindlichen Impulsscheiben verwendet werden, stellen auch Vibration und Schock kein Problem dar. Für Außenanwendungen mit Frostgefahr kann zusätzlich die vordere Magnetkammer mit einem O-Ring abgedichtet werden. Das Messprinzip ermöglicht eine Linearitätsabweichung von weniger als ±0,05 Prozent bei 3.600 Grad.

Einsatzgebiete finden sich zum Beispiel in Stellungsmeldern von Antrieben für Rauchwärmeklappen oder automatischen Ventilen, aber auch bei der Bedienung von Sitzverstellungen oder bei der Positionierung von Solarpanels oder Kameras. Zudem eignen sich die Multiturn-Hall-Drehgeber wegen ihrer robusten Eigenschaften auch wesentlich besser für den rauen Feldeinsatz als herkömmliche Mehrwendelpotenziometer. Die Drehgeber schließen damit die Preis-Leistungs-Lücke zwischen Mehrwendelpotenziometern und optischen Multiturnsensoren.

Flexibel und anpassungsfähig

»Zusätzlich erlauben unsere Multiturn-Hall-Drehgeber eine optimale Anpassung und Justage des Messbereiches beim Einbau in die jeweilige Applikation«, ergänzt Georg Ackermann, Produktmanager bei Megatron. Dazu besitzen die Geräte eine Schnittstelle, über die sich bei der Inbetriebnahme beispielsweise Nullpunkt, Drehwinkel und Drehrichtung parametrieren lassen.

Auf diese Weise kann ein Anwender zum Beispiel einen 4,5-Umdrehungen-Drehgeber parametrieren und den Nullpunkt per Knopfdruck setzen und so die maximale Auflösung von 4.096 Schritten optimal an den Drehwinkel der Anwendung anpassen. Ohne Betriebsspannung darf der Sensor maximal um ±179 Grad verdreht werden. Bei Serviceeinsätzen genügt es, im Referenzmodus den Nullpunkt neu zu justieren, Drehwinkel und Drehsinn bleiben dabei wie zuvor programmiert erhalten. Zudem ermöglicht eine analoge Schnittstelle die problemlose Integration in bestehende Anwendungen sowie eine schnelle Diagnose im Feld.

Unterschiedliche Bauformen

Die Multiturn-Hall-Drehgeber sind in verschiedenen Bauformen und Ausführungen verfügbar. Eine besonders ökonomische Lösung ist zum Beispiel das Modell ENA22PM mit einem Kunststoffgehäuse mit 22 Millimeter Durchmesser und Zentralbefestigung. Das Gerät ist damit sehr kompakt und zugleich bauartkompatibel zu herkömmlichen Mehrwendelpotenziometern mit derselben Gehäusegröße. Eine Flachbandleitung ermöglicht ein einfaches Aufpressen von Schneidklemmsteckern, sodass das Verlöten der Anschlüsse entfällt. Dieser Multiturn-Hall-Drehgeber erfasst Drehwinkel bis zu 200 Umdrehungen und eignet sich ideal für Anwendungen mit mittleren Lebensdaueranforderungen von mehr als 10 Millionen Wellenumdrehungen.

Für höhere Ansprüche an die Lebensdauer mehr als 25 Millionen Umdrehungen ist zudem eine Variante mit Polymergleitlager statt der Standardausführung mit Messinglagerbuchse erhältlich.

Weitergehende Anforderungen an die Lebensdauer erfüllt auch die Bauform MAB22APM, die mit einem 22-Millimeter-Aluminiumgehäuse und Präzisionskugellagern ausgestattet ist. Die Bauform mit Standard-Servoflansch sowie der radiale oder axiale Kabelabgang vereinfachen die Montage. Das geschirmte Rundkabel gewährleistet eine robuste Signalübertragung in Gegenwart von Störfeldern. Optional ist der Drehgeber zudem mit einem Flachbandkabel erhältlich.

Eine erhöhte Wellenbelastung erlaubt das Modell MAB36APM mit einem Gehäusedurchmesser von 36 Millimeter und großen robusten Kugellagern, das optional mit einem M12-Stecker lieferbar ist. Das Modell MAB40APM schließlich bietet zusätzlich eine Abdichtung der Kugellager nach IP67, was beispielsweise ein Festfrieren mechanischer Sensorbauteile bei Anwendungen mit tiefen Temperaturen verhindert.

Bei Serienbedarf entwickeln die Münchener daneben auch individuelle Speziallösungen, zum Beispiel mit seriellen Schnittstellen mit erhöhter Auflösung, mit Sonderwellen und Sondergehäusen, für verschiedene Betriebsdrehmomente oder mit mechanischen Endanschlägen und individuell konfektionierten Kabeln.

Erschienen in Ausgabe: 08/2013