Kontaktlose Messdiener

Magnetsensoren – Zwischen preisgünstigen Potentiometern und hochwertigen Multiturn-Drehgebern klafft eine große Lücke. Eine Alternative bieten hier oft magnetische Absolutwertgeber.

12. November 2008

Nicht jede Anwendung in der Industrie erfordert komplexe Hightech-Lösungen: Speziell auf dem Gebiet der Sensorik genügen oft relativ einfache Lösungen, die zudem ein gutes Preis-Leistungs-Verhältnis bieten. Ein Beispiel dafür sind die Absolutwertgeber mit magnetischem Messverfahren aus der Baureihe MAB des Sensorikspezialisten Megatron aus Putzbrunn bei München. Die Absolutwertgeber erfassen den Winkel standardmäßig mit einer Auflösung von zehn oder zwölf Bit, entsprechend weniger als 0,1 Winkelgrad.

Viele Varianten

Der Drehwinkel ist zwischen 0 und 360 Grad frei parametrierbar. Als analoge Standardsignale, die von gängigen Steuerungen eingelesen werden können, stehen ein Stromausgang mit 4 bis 20 Milliampere und ein Spannungsausgang mit 0 bis 10 Volt zur Auswahl. Neben einer preiswerten 25 Millimeter- Ausführung im Kunststoffgehäuse mit Gleitlagern bietet die MAB-Serie zudem Modelle mit Aluminiumgehäuse und Präzisionskugellagern. Zur Integration in die Anlage bieten verschiedene Modelle unter anderem Befestigungsbohrungen an der Frontseite oder einen Servoflansch.

Ein Highlight ist der magnetische Absolutwertgeber MAB36A P in der Baugröße 36 Millimeter mit drei zusätzlichen Adern im Kabel, über die sich der Anfangs- und Endwinkel sowie der Richtungssinn programmieren lässt. Diese Entwicklung ermöglicht in vielen Applikationen den Ersatz eines Potentiometers durch verschleißfreie magnetische Drehgeber, weil sich die Richtung der ansteigenden Spannung damit genau wie beim Potentiometer durch einfaches Umpolen von Spannungsversorgung und Masse ändern lässt.

Einfach programmierbar

Eine weitere Analogie zum Potentiometer ist die Programmierbarkeit von Anfangs- und Endwinkel. Werden aus einer bisherigen Potentiometer-Anwendung beispielsweise lediglich 270 Grad benötigt, lässt sich der Nullpunkt oder der 270-Grad-Punkt im Teach-In-Verfahren eingeben. Damit steht auch bei dem kleineren Winkel das volle Ausgangssignal zur Verfügung, sodass der Rauschanteil im Analogsignal gering bleibt.

Für größere Winkel als 360 Grad gibt es die Sonderausführung Multiturn, bei der das Analogsignal auf mehrere Umdrehungen gestreckt wird. Der Sinn dieser Sonderausführung liegt auf der Hand, erklärt Thomas Kunz-Vizenetz, Vorstand der Megatron Elektronik AG: »Zwischen den preisgünstigen Potentiometern und den hochwertigen Multiturn- Drehgebern klafft eine große Lücke. Wir versuchen, diese Lücke mit unseren kontaktlosen Verfahren zum Teil zu schließen.« Für Anwendungen, bei denen im ausgeschalteten Zustand keine Drehungen vorkommen, ist der MAB36A P Multiturn deshalb eine technisch ausgereifte und wirtschaftliche Lösung. Besonders interessant ist die Neuentwicklung für Retrofits oder kurzfristige Aufrüstungen von Anlagen.

Extradichte Lösung

Neu ist eine Hohlwellenversion mit 22 Millimeter Gehäusedurchmesser. Dieser Sensor bietet in vielen Anwendungen technische und konstruktive Vorteile. So lässt sich das Gehäuse absolut dicht verschließen, weil keine bewegten Teile in das Innere des Gehäuses geführt werden müssen und die Lösung keine Welle benötigt, die gelagert werden müsste. Damit erreicht der Sensor die Schutzklasse IP 67. Außerdem lässt sich die einfache Konstruktion der Hohlwellen- Version mit wenigen Bauteilen noch kostengünstiger produzieren. Die außen laufenden Magnete und Magnethalter können zudem kundenspezifisch angepasst werden. Auch für die Vollwellenversionen der MAB-Drehgeber ist ein zusätzlicher Schutz der Elektronik vor eindringender Feuchtigkeit vorgesehen, damit eindringendes Wasser nicht auf die elektronischen Bauteile treffen kann, weil diese durch ein Kunststoffschott abgedichtet sind.

Einfach Längen messen

Sollen nicht nur Drehbewegungen gemessen werden, sondern auch Längsbewegungen, die beispielsweise mit einer Spindel umgesetzt werden, bietet sich der Einsatz eines Getriebepotentiometers an, das mehrere Spindelumdrehungen erfasst. Der bayerische Sensorikhersteller entwickelt dazu ein kontaktlos arbeitendes Getriebepotentiometer, das weniger verschleißanfällig ist als ein herkömmliches Potentiometer und sich kostengünstiger herstellen lässt als ein reiner Längensensor. Das Konzept beinhaltet zwei Magnetsensoren, von denen einer die Winkel mit einer Auflösung von 12 bit pro 360 Grad erfasst und der andere die Anzahl der Umdrehungen misst. In Vorbereitung ist außerdem Modell MAB18A im Alugehäuse mit 18 Millimeter Durchmesser mit Befestigungsbohrungen und Analogausgang.

Ebenfalls kontaktlos und damit verschleißarm ist ein in Planung befindliches Fünf- Wendel-Potentiometer, das einbaukompatibel zu den weltweit üblichen Bauformen ist. Auch hier bedient Megatron ein Segment, in dem es noch nicht viele kontaktlose Sensoren gibt. Ein weiterer Vorteil ist das stabile Signal, das auch von Maschinenvibrationen nicht unterbrochen wird.

Helmut Friedl, Megatron/bt

FAKTEN

- Die Megatron Elektronik AG & Co. In Putzbrunn bei München entwickelt und fertigt hochspezialisierte Sensortechnik und Bauelemente für die Mess-, Steuer- und Regeltechnik.

- Das Produktportfolio umfasst digitale und analoge Winkelsensoren, Sensoren für Weg- und Längenmessung, Kraftaufnehmer, Drehmomentsensoren, Joysticks und Trackballs sowie Präzisionswiderstände.

Erschienen in Ausgabe: 08/2008