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Drehzahl- und Lagegeber

 

Inkrementelle Geber

Inkrementelle Geber tragen ihren Namen aufgrund der Tatsache, dass sie die Lageinformation als eine Folge von Impulsen (Inkrementen) ausgeben. Diese Geber können damit eine Lageänderung erfassen. Ist eine absolute Lagemessung erforderlich, muss der Anfangswert durch Referenzieren ermittelt werden.

Inkrementelle Geber können als optische und magnetische Geber realisiert sein.

 

Impulsgeber, Rechteckgeber

Bei Impulsgebern werden die von den Sensorelementen (optisch oder magnetisch) bereitgestellten Signale durch Schwellwertschalter in Rechtecksignale bzw. Impulse umgewandelt. Die geschieht durch die Elektronik im Geber selbst.
Die vom Geber ausgegebenen Impulse werden an die Auswerteelektronik im Stellgerät übertragen und dort gezählt. Die Anzahl der je Zeitintervall gezählten Impulse ist ein Maß für die Änderung der Lage. Aus der Reihenfolge der High-Low-Flanken in den Signalen A und B kann das Auswertegerät die Richtung der Bewegung ermitteln.
Zusätzlich zu den Rechtecksignalen wird ein Nullimpuls als weiteres Signal übertragen. Er tritt bei rotatorischen Gebern einmal je Umdrehung und bei Linearmaßstäben einmal im Verfahrbereich auf. Mit Hilfe der Nullimpulses kann die Auswerteelektronik eine absolute Lageberechnung durchführen.

 

Technische Daten für Impulsgeber

Auflösung der Lageinformation	ca. 2 ' (Winkelminuten) bei 4096 Ink./Umdrehung und Impulsvervierfachung
Leitungslänge	bis 300 m
Versorgungsspannung	TTL-Geber: 5 V HTL-Geber: 24 V bis 30 V

Impulsgeber sind als TTL- und HTL-Geber verfügbar. Sie unterscheiden sich hinsichtlich der Versorgungsspannung und der Signalamplituden. TTL-Geber folgen in ihren Ausgangssignalen im allgemeinen der Norm für eine RS422-Schnittstelle.

 

Schnittstelle und Auswerteelektronik für Impulsgeber

Für die Übertragung der Gebersignale wird ein 8-adriges Kabel benötigt. Werden weitere Signale z. B. für die Übertragung von Störmeldungen benötigt, erhöht sich die Anzahl der Adern entsprechend.
Um elektromagnetische Störungen zu minimieren und fehlerhafte Zählimpulse zu vermeiden, ist die Signalleitung geschirmt.

Die Auswerteelektronik misst die Differenzspannung zwischen den Adern eines Signals. Gleichtaktstörungen werden damit weitgehend unterdrückt. Eine Vertauschung der Adern einer Signalleitung führt zu einer Invertierung der logischen Signalwerte.

In der Auswertelektronik findet zur Erhöhung der Auflösung eine Impulsvervierfachung statt. Das heißt, an jedem Flankenwechsel der Signale A und B wird ein Zählimpuls generiert. Aus der Reihenfolge der Flankenwechsel erkennt die Auswerteelektronik die Drehrichtung und legt die Zählrichtung (positiv oder negativ) des aktuell anstehenden Zählimpulses fest. Anschließend werden die Zählimpulse in einem Zähler gezählt.
Die Impulse werden nicht unendlich lang sondern über einen von der Regelung des Stellgerätes vorgegebenen Zeitraum, die Abtastzeit, gezählt. Dazu wird der Zähler zyklisch ausgelesen und zurückgesetzt. Die Auswerteelektronik übergibt damit an die Regelung einen Messwert, der die Lageänderung innerhalb einer Abtastperiode darstellt. Dieser kann direkt als Istwert für eine Drehzahlregelung verwendet werden. Addiert die Regelung alle Messwerte, die von der Auswerteelektronik übergeben werden, erhält sie den aktuellen Lageistwert.
Die Anfangslage muss durch einen Referenziervorgang von der Regelung ermittelt werden. Dabei spielt der Nullimpuls eine entscheidende Rolle. Er wird verwendet, um den Lageistwert bei Erreichen eines Lagekorridors auf einen definierten Anfangswert zu setzen. Der Lagekorridor wird durch einen separaten Näherungsschalter, der an die Auswerteelektronik des Stellgerätes angeschlossen ist, markiert.