Nowa generacja magnetycznych enkoderów obrotowych. Wartość dodana w inżynierii maszynowej

Zadania pozycjonowania w ogólnych zastosowaniach inżynierii maszyn wymagają dużej dokładności, a także wysokiej rozdzielczości i szerokiego zakresu dynamicznego. To z kolei określa wymagania dla urządzeń mierzących ruchy obrotowe, prędkości kątowe lub pozycje ruchomych części. Enkodery obrotowe są idealne do pomiaru ruchów obrotowych.

W połączeniu z mechanicznymi standardami pomiarowymi, takimi jak wrzeciona gwintowane, enkodery rejestrują również ruchy liniowe. Enkodery obrotowe są stosowane w praktycznie każdej dziedzinie ogólnej inżynierii maszynowej lub automatyki przemysłowej, od urządzenia manipulacyjnego do obrabiarki, aż po urządzenie testujące.

Coraz trudniejsze warunki otoczenia, tendencja do coraz mniejszych projektów obudów i rosnące wymagania dotyczące niezawodności procesu przesuwają uwagę na inne funkcje, takie jak kompaktowość, wytrzymałość, nakłady na konserwację i żywotność. Wymagania, w odniesieniu do których zasady bezkontaktowego wykrywania magnetycznego oferują odpowiednie współczynniki wartości dodanej.

REDEFINICJA GRANIC

Rys. 1. Enkoder magnetyczny serii MNI40

Rozwiązania z dziedziny magnetycznych absolutnych enkoderów obrotowych oferują dokładność do ok. 0,5° i maksymalną rozdzielczość 12 bitów. Zakres dynamiczny w odniesieniu do czasów cyklu wynosi ponad 600 μs.

Z tego powodu aplikacje o bardziej rygorystycznych wymaganiach pod względem dokładności i zakresu dynamicznego wykorzystują głównie optyczne enkodery obrotowe. Jednak trudne warunki otoczenia, takie jak brud, wibracje lub ekstremalne temperatury, stanowią poważne wyzwanie dla technologii enkoderów obrotowych.

Aby połączyć wysoką precyzję z szerokim zakresem dynamicznym oferowanym przez optyczne enkodery obrotowe z dodatkowymi czynnikami jak wyjątkowa wytrzymałość i kompaktowość magnetycznych enkoderów obrotowych, inżynierowie z firmy Pepperl+Fuchs opracowują nowe magnetyczne enkodery obrotowe, aby redefiniować granice możliwości technicznych. Oferując dokładność do 0,1°, rozdzielczość do 16 bitów i czas cyklu <100 μs, enkodery te zyskują elastyczność i wydajność na nowych poziomach.

ZŁOŻONOŚĆ TECHNOLOGII POLA MAGNETYCZNEGO

Rys. 2. Zaawansowana technologia w kompaktowej obudowie

Absolutne enkodery obrotowe oparte na zasadzie detekcji magnetycznej są częścią asortymentu Pepperl+Fuchs od wielu lat. Opracowane specjalnie do stosowania w warunkach otoczenia, które stanowią wyzwanie dla systemów mechanicznych, demonstrują swoje działanie nawet w najbardziej niekorzystnych scenariuszach zastosowania, takich jak morskie turbiny wiatrowe lub przemysł urządzeń mobilnych.

Główną zaletą technologii magnetycznych enkoderów obrotowych jest jej zasada wykrywania bezkontaktowego, w której nie stosuje się narzędzi mechanicznych, które mogą się zużywać lub podnosić koszty konserwacji i serwisu. Ta technologia, która nie podlega wpływom środowiska, dostarcza wiarygodne wartości mierzone.

Enkodery absolutne Pepperl+Fuchs oparte są na zasadzie wykrywania magnetycznego i wykorzystują dwuosiowy czujnik Halla, który generuje sygnał sinusoidalny lub cosinusowy za pośrednictwem wirującego pola magnetycznego.

Ten sygnał jest przetwarzany przez wewnętrzny procesor, który porównuje wartość procesową z wartością wyjściową bezwzględnego enkodera obrotowego ze skanowaniem optycznym. Ten wewnętrzny procesor umożliwia tworzenie unikatowych kompaktowych jednoobrotowych enkoderów absolutnych w małych przestrzeniach konstrukcyjnych.

UNIKALNIE KOMPAKTOWE

Rys. 3. Zasada działania magnetycznych enkoderów obrotowych

W połączeniu z dodatkowym czujnikiem Wieganda, te jednoobrotowe enkodery absolutne są przekształcane w wieloobrotowe absolutne enkodery obrotowe. Trwałe pole magnetyczne, które jest obracane przez czujnik Wieganda, powoduje zmianę kierunku pola magnetycznego w rdzeniu czujnika Wieganda, a w konsekwencji napięcie indukcyjne w cewce owiniętej wokół czujnika.

Energia jest zatem zawsze dostępna podczas zmiany kierunku pola magnetycznego, tj. dwa razy na obrót. Ta energia służy do elektronicznego liczenia obrotów i zasilania elektroniki. Wewnętrzna bateria do zasilania elektroniki nie jest wymagana.

Enkodery obrotowe dostarczane przez firmę Pepperl+Fuchs nie są w związku z tym zagrożone przez awarie napięcia. Żadne dane nie zostaną utracone, a wszystkie wartości pozycji będą dostępne po ponownym uruchomieniu. Bezkontaktowy i nieuszkodzony czujnik Wieganda jest zatem narzędziem zwiększającym niezawodność i redukującym koszty konserwacji i serwisu.

Oprócz wysokiej niezawodności i długiej żywotności, wieloobrotowa technologia detekcji umożliwia uzyskanie bardziej kompaktowych konstrukcji w porównaniu do konwencjonalnej technologii dzięki efektowi Wieganda.

Zintegrowany czujnik zastępuje delikatne mechaniczne przekładnie, oszczędzając przestrzeń potrzebną na nie. Ten czujnik umożliwia tworzenie wyjątkowo kompaktowych enkoderów absolutnych. Zaawansowana technologia pola magnetycznego tych enkoderów mieści się w małych obudowach o wielkości od 36 mm.

MAKSIMUM WYDAJNOŚCI

Wytrzymałe i kompaktowe magnetyczne enkodery obrotowe są opracowywane głównie w odniesieniu do elektroniki, przy użyciu bardzo precyzyjnych metod produkcji. W odniesieniu do tych enkoderów, nawiązuje się w szczególności do najnowocześniejszych 14-bitowych czujników Halla, zoptymalizowanej technologii magnesowania i specjalnych modyfikacji oprogramowania, które pozwalają na osiągnięcie dokładności do 0,1° przy rozdzielczościach do 16-bitów.

W nowej gamie magnetycznych absolutnych enkoderów obrotowych o dokładności od 1° do 0,1°, firma Pepperl+Fuchs będzie w przyszłości oferować technologię enkodera obrotowego, która zapewnia nowe perspektywy dla ogólnych scenariuszy inżynierii maszyn i automatyki zakładu.

Zoptymalizowana precyzja i wydajność utrzymują procesy bieżące, nawet w trudnych warunkach przemysłowych wiążących się z dużymi obciążeniami. W ten sposób rewolucyjna technologia magnetycznego kodera obrotowego zwiększa niezawodność produkcji.

Co więcej, te enkodery zapewniają lepszą wydajność i wydajność dopasowaną do danego zastosowania - nie tylko dlatego, że wyrafinowana technologia magnetyczna praktycznie eliminuje koszty konserwacji i serwisu, a także przedłuża żywotność enkodera nawet w zapylonych, brudnych środowiskach i w ekstremalnych temperaturach.

Nawet w zastosowaniach, w których projekty kompaktowych obudów odgrywają rolę, magnetyczne absolutne enkodery obrotowe otwierają zaskakujące bogactwo nowych potencjalnych zastosowań, niezależnie od sektora.

Pepperl+Fuchs