Robust, klein, vielseitig

Sensorik

Positionssensorik – Kontaktlos arbeitende Weg- und Winkelsensoren kombinieren hohe Präzision mit Robustheit. Bei Sensoren von Novotechnik erschließt die Integration einer CANopen-Schnittstelle jetzt zusätzliche Funktionalitäten.

12. Februar 2015

Zu den wichtigsten Bausteinen der Industrieautomation sowie von mobilen Anwendungen gehören kontaktlos arbeitende robuste Weg- und Winkelaufnehmer, die oft nach magnetischen Prinzipien arbeiten und sich für die unterschiedlichsten Erfassungsaufgaben eignen. Immer wichtiger wird dabei neben einer fortschreitenden Miniaturisierung vor allem die Feldbusfähigkeit der Positionssensoren. Der Sensorikspezialist Novotechnik aus Ostfildern bei Stuttgart hat deshalb in diesem Zusammenhang gleich mehrere Neu- und Weiterentwicklungen vorgestellt, die jetzt unter anderem optional mit einer CANopen-Schnittstelle verfügbar sind.

Ein Beispiel ist der universell einsetzbare robuste Winkelsensor RFC 4800 in Schutzklasse IP69K, der die Lageänderung eines magnetischen Feldes zur kontaktlosen Ermittlung des Messwinkels nutzt. Anwendungsbereiche finden sich in zahllosen Applikationen im Maschinen- und Anlagenbau bis hin zu Wasserkraftwerken sowie in mobilen Einsatzfällen. Der Sensor liefert absolute Messwerte über volle 360 Grad mit einer Auflösung von 14 Bit (0,022 Grad). Die interne Sensorauflösung steht zudem der Steuerung als Geschwindigkeitssignal zur Verfügung. Die unabhängige Linearität beträgt ± 0,5 Prozent, die Wiederholgenauigkeit 0,1 Grad.

Unkomplizierte Montage

Das lediglich 15 Millimeter starke, vollständig vergossene Sensorelement kann in bis zu 1,5 Millimeter Entfernung zum positionsgebenden Magnet platziert werden. Eine Version mit einem stärkeren Magneten ermöglicht sogar Abstände bis vier Millimeter und erlaubt somit applikationsbedingte Einbautoleranzen. Eine Markierung zeigt die richtige Ausrichtung zum Sensor.

Die optionale CANopen-Schnittstelle erschließt jetzt zusätzliche Diagnosemöglichkeiten und stellt weitere Features wie z.B. Nockenschalter, Grenzwertschalter, Geschwindigkeitsdaten etc. zur Verfügung. Die CANopen-Variante gibt es in ein- oder zweikanaliger Ausführung, wahlweise mit einem oder zwei Anschlüssen. Dies ermöglicht den Anschluss an eine Stichleitung ebenso wie ein Durchschleifen des Busses. Zur Kontaktierung dienen wahlweise ein Kabelabgang oder fünfpolige M12-Steckverbinder bzw. die in mobilen Anwendungen beliebten AMP- oder Deutsch-Stecker.

Eine CANopen-Schnittstelle besitzen jetzt auch die kontaktlos und absolut messenden magnetostriktiven Wegaufnehmer der Baureihe TIM zur Bestimmung der Kolbenposition von Hydraulikzylindern, die sich direkt in den Druckbereich einbauen lassen. Die Schnittstelle erlaubt die freie Konfiguration von Parametern wie Node-ID, Baudrate, Sendemodus, Sendezykluszeit, Steigung und Bewegungsrichtung und lässt sich zudem für Diagnose- und Grenzwertfunktionen nutzen. Typische Einsatzbereiche gibt es zum Beispiel in Achs- und Lenkzylindern bei land- und forstwirtschaftlichen Nutzfahrzeugen und Arbeitsmaschinen sowie bei Hubzylindern von hydraulischen Anbaugeräten.

Die unempfindlichen Sensoren sind druckfest bis 350 bar und decken Messlängen von 50 bis 2.500 Millimeter ab. Sie arbeiten auch unter widrigen Umgebungsbedingungen zuverlässig mit einer Messwertlinearität von 0,04 Prozent, die Wiederholgenauigkeit beträgt 0,005 Prozent unabhängig von der Messlänge. Zum Einbau des Sensors ohne Löten, Crimpen oder Schrauben genügt es, den an die Aderleitungen angeschlossenen Kontaktträger des M12-Steckverbinders durch eine Bohrung im Zylinder nach außen zu führen. Der Anschlussflansch lässt sich dann einfach aufstecken.

Für harte Fälle

Besonders robust ist auch der kontaktlose Heavy-Duty-Winkelsensor RSX-7900 mit Erfassungsbereichen bis 360 Grad, der als ein- oder zweikanalige Variante erhältlich ist. Die CANopen-Schnittstelle stellt auch hier zusätzliche Diagnosefunktionen und Funktionen wie zum Beispiel Nockenschalter oder Grenzwertschalter zur Verfügung. Zudem lässt sich auch die Sensorfunktion selbst zuverlässig überwachen, zum Beispiel bei der Istwert-Erfassung von elektrisch-hydraulischen Lenksystemen an der gelenkten Achse direkt über der Straße. Hier beeinträchtigen weder Schlaglöcher noch Streusalz die Funktion der Sensoren. Als vollredundante Version erlaubt der Sensor einen Einsatz in sicherheitsrelevanten Anwendungen mit der Sicherheitsniveau PLd nach DIN ISO 13849. Die kompakte Baugröße mit einem Durchmesser von 79 Millimeter bei 35 Millimeter Höhe vereinfacht die Integration zum Beispiel in die Mechanik von Bau-, Agrar- und Forstmaschinen und anderer Fahrzeuge. Eine Typgenehmigung nach E1 des Kraftfahrtbundesamts ist vorhanden.

Auch die magnetostriktiven Wegsensoren der Baureihen TP1 und TH1 in robuster Profilbauform oder zum Einbau in Hydraulikzylinder sind in der neuesten Generation mit CANopen verfügbar. Die Sensoren ermöglichen eine berührungslose Positionserfassung in Messbereichen bis 4.250 Millimeter bei Betriebstemperaturen von –40 bis +85 Grad Celsius und erfüllen die Anforderungen der Schutzart IP67/IP68. Die Auflösung beträgt 1 Mikrometer unabhängig von der Messlänge.

In vielen Anwendungen sind zudem kontaktlos arbeitende Winkelsensoren gefragt, die klein und möglichst preiswert sein sollen. Die Palette reicht hier von Lenkwinkel- und Getriebesensoren in Fahrzeugen über medizintechnische Anwendungen bis hin zu Sensoren in motorisch getriebenen Türen, Greifern oder maritimen Anwendungen. Für solche Fälle bietet Novotechnik beispielsweise die Sensoren der Baureihe RFD-4000, die nach dem kontaktlosen Hall-Prinzip arbeiten. Die Sensoren stehen in einkanaliger sowie in teil- oder vollredundanter Ausführung zur Wahl und bieten einen Messbereich von 360 Grad mit einer Auflösung von 12 Bit bei einer Linearität von ±0,5 Prozent. Das nur sieben Millimeter hohe Gehäuse sowie der 5,6 Millimeter dicke Positionsgeber mit 22,2 Millimeter Durchmesser beanspruchen dabei nur wenig Einbauplatz. Das kontaktlose Messprinzip erlaubt einen seitlichen Versatz bei der Montage bis zu ±1,5 Millimeter ohne Verlust der Funktion.bt

Auf einen Blick

- Die Novotechnik Messaufnehmer OHG mit Stammsitz im württembergischen Ostfildern ist führender Hersteller von Weg- und Winkel-sensoren unterschiedlicher Funktionsprinzipien, die weltweit in der Fertigung, der Steuer- und Messtechnik oder in Automobilen zum Einsatz kommen.

- Neben Weg- und Winkelsensoren umfasst die Produktpalette spezielle Lösungen für den Automotive-Bereich sowie Messwertumformer und Messgeräte. Für spezielle Anwendungsbedürfnisse entwickelt das Unternehmen zudem maßgeschneiderte Lösungen.

Erschienen in Ausgabe: 01/2015