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Drehgeber
4
Drehgeber,
Absolutwertdrehgeber,
Standard
4
.1.1
Drehgeber,
Absolutwertdrehgeber
für den Ex-Bereich
4
.1.3
Drehgeber,
Absolutwertdrehgeber
für Sicherheits-Anwendungen
4
.1.2
Drehgeber,
Inkr
ementaldrehgeber
mit Impuls-Ausgängen
4
.2.1
Drehgeber,
Inkrem
entaldrehgeber,
Sinus/Kosinus
4
.2.2
Drehgeber,
Inkrementaldrehgeb
er
für den Ex-Bereich
4
.2.4
Drehgeber,
Inkrementaldrehgeber
für Sicherheits-Anw
endungen
4
.2.3
Drehgeber,
Sicherheits-Geschwindigkeitswä
chter
4
.5
Drehgeber,
Seilzüge
4
.3
Drehgeber,
Zubehör
4
.4
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Technik und Funktionsprinzip
In der Automatisierungstechnik kommen Drehgeber als Sensoren für
Winkel, Position, Geschwindigkeit und Beschleunigung zum Einsatz. Mit
Hilfe von Spindeln, Zahnstangen, Messrädern oder Seilzügen können
auch lineare Bewegungen erfasst werden.
Sie setzen den Istwert einer mechanischen Größe in für Zähler, Tacho-
meter, speicherprogrammierbare Steuerungen und Industrie-PCs aus-
wertbare elektrische Signale um.
Auf einer Scheibe aus Glas oder Kunststof werden durchsichtige und
undurchsichtige Felder aufgebracht.
Wird auf der einen Seite der Scheibe eine Lichtquelle und auf der an-
deren Seite ein lichtempfndlicher Sensor angebracht, wird die Drehbe-
wegung berührungslos erfasst. Trift der Lichtstrahl auf ein transparentes
Feld, wird von der Empfängerschaltung ein Impuls erkannt. Wird hinge-
gen der Strahlengang durch ein Dunkelfeld unterbrochen, so wird kein
Impuls ausgelöst. Als Lichtquelle werden normalerweise Leuchtdioden
(LED) verwendet, welche im Infrarotbereich senden. Als Empfänger wer-
den Fotodioden oder Fototransistoren eingesetzt.
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Sofern diesem Prinzip keine weiteren Funktionen hinzugefügt werden,
lässt sich lediglich erkennen, dass die Scheibe gedreht wird. Die Dreh-
richtung oder gar eine absolute Position ist nicht bestimmbar.
Drehgeber unterscheiden sich nach ihrem Funktionsprinzip und nach ih-
rer mechanischen Bauart und Befestigung.
1. Unterscheidung nach Funktionsprinzip
1.1 Inkrementalgeber
Inkrementalgeber liefern pro Wellenumdrehung eine bestimmte Anzahl
von Impulsen.
Die Messung der Periodendauer oder das Zählen der Impulse pro Zeit-
einheit liefert die Geschwindigkeit einer Bewegung. Addiert man die Im-
pulse ab einem Referenzpunkt, stellt der Zählwert ein Maß für den über-
strichenen Winkel oder die zurückgelegte Wegstrecke dar.
Zweikanalige Drehgeber - mit um 90° phasenverschobenen Ausgangs-
signalen - geben der nachgeschalteten Elektronik die Möglichkeit, die
Drehrichtung der Welle zu erkennen und erlauben dadurch auch bidirek-
tionale Positionieraufgaben.
Dreikanalige Inkrementalgeber geben zusätzlich einmal pro Umdrehung
ein sogenanntes Nullsignal aus.
Weitere Informationen fnden Sie im Abschnitt „Anwendungshinweise in-
krementale Drehgeber“.
1.2 Absolutwertdrehgeber
Absolutwertdrehgeber geben zu jeder Wellenposition einen eindeutig ko-
dierten Zahlenwert aus.
Insbesondere bei Positionieraufgaben entlasten Absolutwertdrehgeber
die Folgeelektronik von Zählaufgaben, so dass aufwendige und teure
Eingangsbaugruppen entfallen können.Weiterhin entfallen Referenzfahr-
ten beim Einschalten der Maschine oder nach Ausfall der Versorgungs-
spannung, denn der aktuelle Positionswert steht sofort zur Verfügung.
Singleturn-Absolutwertgeber teilen eine Umdrehung der Welle in eine
defnierte Anzahl von Messschritten. Die maximale Aufösung beträgt 16
Bit, d. h. bis zu 65.536 Positionen werden unterschieden.
Multiturn-Absolutwertdrehgeber erfassen nicht nur Winkelpositionen
innerhalb einer Umdrehung, sondern über ein mehrstufges Getriebe
auch die Anzahl von Umdrehungen. Die Aufösung des Multiturn-Teils
beträgt bis zu 14 Bit, d. h. es können bis zu 16.384 Umdrehungen iden-
tifziert werden. Insgesamt erhält man eine Aufösung von 30 Bit oder
1.073.741.824 Messschritte.
Parallele Absolutwertgeber übertragen den Positionswert parallel über
mehrere Leitungen zur Auswerteelektronik.
Bei seriellen Absolutwertgebern werden die Ausgangsdaten über ge-
normte Schnittstellen und nach standardisierten Protokollen ausgege-
ben. Während man in der Vergangenheit auch häufg reine Punkt-zu-
Punkt-Verbindungen mit serieller Datenübertragung realisierte, kommen
heute zunehmend Feldbussysteme zum Einsatz.
Weitere Informationen fnden Sie im Abschnitt „Anwendungshinweise
Absolutwertdrehgeber“.
2. Unterscheidung nach Bauart und Befesti-
gung
2.1 Vollwellendrehgeber
Diese Drehgeber sind mit einer massiven Welle ausgestattet. Der Dreh-
geber wird über eine zusätzliche Kupplung mit der Antriebswelle verbun-
den. Die Kupplung soll dabei die beiden Wellen mechanisch verbinden
und den Achsversatz ausgleichen.
Weitere Möglichkeiten, einen Drehgeber mit der antreibenden Welle zu
verbinden sind Riemen, Ritzel, Messrad und Seilzug.
Generell muss hierbei auf die zulässige Wellenbelastung geachtet wer-
den. Je nach Kupplungsart bestehen verschieden hohe Risiken, das
Messgerät durch zu hohe radiale und/oder axiale Kräfte zu zerstören.
Vorteile von Vollwellengebern:
• einfacher Aufbau
• höhere Schutzart möglich
• mechanisch und je nach Kupplung auch elektrisch entkoppelt
Nachteil von Vollwellengebern:
• viele Teile beim Anbau des Drehgebers: Drehgeber,
Befestigungsfansch, Kupplung
Drehgeber