Drehimpulsgeber – Präzision in Bewegung
Drehimpulsgeber, auch bekannt als Drehgeber oder Encoder, sind wichtige Sensoren, die in vielen Anwendungen in Industrie und Technik zum Einsatz kommen. Sie dienen dazu, mechanische Bewegungen, insbesondere Rotationen, präzise zu erfassen und in elektrische Signale umzuwandeln. Diese Signale können dann von Steuerungen, Regelungen und Überwachungssystemen ausgewertet und verarbeitet werden. Drehimpulsgeber sind eine zentrale Komponente in vielen Maschinen, Fahrzeugen und Elektromotoren.
In diesem Artikel erfahren Sie, wie Drehimpulsgeber funktionieren, welche verschiedenen Typen es gibt und warum sie für die Präzision und Effizienz vieler technischer Geräte unverzichtbar sind. Außerdem geben wir Ihnen hilfreiche Tipps, worauf Sie achten sollten, wenn Sie Drehimpulsgeber kaufen möchten.
Das Funktionsprinzip von Drehimpulsgebern
Um die Funktionsweise von Drehimpulsgebern besser zu verstehen, können wir sie mit einer Art elektronischem Lineal vergleichen. Allerdings werden bei Drehimpulsgebern keine linearen, sondern rotatorische Bewegungen gemessen. Grundlegend besteht ein Drehimpulsgeber aus einer rotierenden Scheibe, dem sogenannten Codegeber, und einem oder mehreren Sensoren. Die Scheibe wird durch die Bewegung einer Welle oder einer Achse in Rotation versetzt. Auf der Scheibe sind in gleichmäßigen Abständen Markierungen angebracht, die von den Sensoren erfasst werden. Diese Markierungen können optisch, magnetisch oder mechanisch sein.
Je nach Art der Markierung gibt es Drehimpulsgeber, die das Prinzip der optischen, magnetischen oder induktiven Erfassung nutzen. Bei der optischen Erfassung werden Lichtschranken verwendet, bei der magnetischen Erfassung spielt das Prinzip der Hall-Sensoren eine Rolle und bei der induktiven Erfassung arbeiten die Sensoren auf der Basis von Induktivitätsänderungen. Unabhängig vom Prinzip der Sensorik zählt der Drehimpulsgeber die Anzahl der erfassten Markierungen und generiert daraus elektrische Impulse. Durch diese Impulse wird der Drehwinkel, die Drehrichtung und die Drehzahl der rotierenden Scheibe ermittelt.
Typen von Drehimpulsgebern
Grundsätzlich lassen sich Drehimpulsgeber in zwei Hauptgruppen einteilen: Inkrementale und absolute Drehimpulsgeber.
Inkrementale Drehimpulsgeber
Inkrementale Drehimpulsgeber, oft auch als inkrementelle Encoder bezeichnet, erfassen die Drehwinkeländerung in Form von Impulsen. Sie zählen die Impulse ab einem Nullpunkt und benötigen dafür keine eigene Stromversorgung. Sie sind in ihrer Bauform und Funktion einfach und kostengünstig. Inkrementale Drehimpulsgeber können die Drehrichtung erfassen und ihre Auflösung (Anzahl der Impulse pro Umdrehung) ist variabel einstellbar. Allerdings benötigen sie immer einen externen Referenzpunkt, da sie keine absolute Positionsmessung bieten. Bei einem Stromausfall oder einer Fehlfunktion kann die Positionsinformation verloren gehen und muss erneut bezogen werden.
Absolute Drehimpulsgeber
Im Gegensatz zu inkrementalen Drehimpulsgebern bieten absolute Drehimpulsgeber (auch absolute Encoder genannt) eine absolute Positionsmessung. Sie sind in der Lage, die Position des Drehgebers unabhängig von einem Referenzpunkt und ohne externe Stromversorgung zu halten. Das bedeutet, dass auch bei einem Stromausfall oder einer Fehlfunktion die Positionsinformation gespeichert bleibt. Absolute Drehimpulsgeber eignen sich besonders für Anwendungen, die eine präzise Positionsbestimmung und eine hohe Sicherheit erfordern, wie beispielsweise in der Robotik, der Medizintechnik oder der Luft- und Raumfahrt.
Anwendungsgebiete von Drehimpulsgebern
Drehimpulsgeber finden in vielfältigen Anwendungsbereichen Verwendung. Hier sind einige Beispiele für ihre Einsatzmöglichkeiten:
– Elektromotoren: In Elektromotoren kommen Drehimpulsgeber zum Einsatz, um die Position und die Geschwindigkeit der Welle genau zu erfassen und zu regeln. Dies ist für die präzise Ansteuerung von Motoren und somit für das Funktionieren der jeweiligen Maschine oder Anlage von entscheidender Bedeutung.
– Robotik: In der Robotik sind Drehimpulsgeber für die genaue Positionierung von Roboterarmen oder für die Steuerung von Servomotoren unverzichtbar.
– Fahrzeugtechnik: In Fahrzeugen werden Drehimpulsgeber für die Erfassung der Drehzahl von Rädern, Wellen und Getrieben eingesetzt. Auch für die Steuerung von Elektromotoren in Elektro- und Hybridfahrzeugen sind sie entscheidend.
– Windkraftanlagen: In Windkraftanlagen werden Drehimpulsgeber genutzt, um die Drehgeschwindigkeit und Position der Rotorblätter zu überwachen und zu regeln, was für die Effizienz und Sicherheit von Windkraftanlagen wichtig ist.
– Druckindustrie: In Druckmaschinen sind Drehimpulsgeber für die Synchronisation und genaue Steuerung von Druckwalzen und Druckplatten erforderlich.
Drehimpulsgeber kaufen – Kurzinfos:
Wenn Sie sich für den Kauf von Drehimpulsgebern entscheiden, beachten Sie die folgenden Punkte:
1. Überlegen Sie, welche Art von Drehimpulsgeber für Ihre Anwendung am besten geeignet ist: inkremental oder absolut.
2. Achten Sie auf die benötigte Auflösung (Impulse pro Umdrehung) für Ihre Anwendung.
3. Wählen Sie das passende Sensorprinzip aus: optisch, magnetisch oder induktiv.
4. Prüfen Sie, ob der Drehimpulsgeber für die Umgebungstemperaturen und sonstige Umgebungsbedingungen geeignet ist.
5. Berücksichtigen Sie die benötigte Schutzklasse (IP-Schutzart) für die Umgebung, in der der Drehimpulsgeber eingesetzt werden soll.
6. Achten Sie darauf, dass die Schnittstelle (z.B. SSI, CANopen, EtherCAT) des Drehimpulsgebers kompatibel zu Ihrer Steuerung oder Überwachungssystem ist.
7. Informieren Sie sich über die Lebensdauer und Wartungsintervalle des gewählten Drehimpulsgebers.
8. Vergleichen Sie Preise und Qualität von verschiedenen Herstellern und wählen Sie das beste Preis-Leistungs-Verhältnis.
9. Beachten Sie die Garantie- und Supportleistungen des Herstellers.
10. Prüfen Sie regelmäßig die Funktionalität und Zustand des Drehimpulsgebers, um eine lange Lebensdauer und präzise Messergebnisse zu gewährleisten.