So messen Sie Position und Geschwindigkeit?

In vielen Bereichen, ob industriell oder anderweitig, ist die Bewegungsmessung (Position oder Geschwindigkeit) eine wesentliche Information, um den ordnungsgemäßen Betrieb von Systemen und Maschinen sicherzustellen.

Es stehen unterschiedliche Geräte zur Verfügung, um diese Messungen durchzuführen. Diese Geräte, die oft als Positionssensoren bezeichnet werden, weisen unterschiedlichste Eigenschaften auf. Es ist daher notwendig, den Sensor auszuwählen, der am besten zu der durchzuführenden Messung passt.

Dieser Artikel zielt darauf ab, die verschiedenen Lösungen zu erkunden, die dem Benutzer zur Verfügung stehen. Dazu trennen wir die Analyse der Anwendungen in zwei Bereiche: die Art der Bewegung und die Art der Messung.

Art Der Bewegung

Betrachten wir zunächst die Art der zu messenden Bewegung. Bewegung wird normalerweise in lineare und rotatorische Komponenten (Vektoren) unterteilt. Diese zwei Arten von Komponenten werden im Allgemeinen unabhängig voneinander analysiert (d. h. gemessen).

Drehung

Rotation ist, wenn sich ein System um eine Achse dreht. Beispiele umfassen mechanische Arme und Motorwellen. Die Messung wird in Winkeleinheiten angegeben.

Singleturn

Eine Drehung wird als "Singleturn" bezeichnet, wenn sie 360° nicht überschreitet. Dabei wird einfach die Orientierung des Systems bezüglich einer Bezugsachse gemessen. Für eine solche Messung können dann zwei verschiedene Positionssensoren verwendet werden:

Absolute Singleturn-Drehgeber

Neigungssensoren

Der Hauptvorteil von Neigungssensoren besteht darin, dass sie praktisch überall und in jeder Position am System montiert werden können: Sie müssen nicht an der Rotationsachse befestigt werden, um eine Neigung zu messen. In Anbetracht ihrer sehr kompakten Größe werden sie daher natürlich empfohlen, wenn der Platz eine große Einschränkung darstellt.

Im Vergleich dazu müssen Singleturn-Geber (absolute Singleturn-Drehgeber) auf der Welle montiert werden. Ihre dynamische Leistung und Genauigkeit sind jedoch oft besser. Sie weisen zudem eine sehr gute Schock- und Vibrationsfestigkeit auf und bieten den großen Vorteil, mit allen Schnittstellen am Markt erhältlich zu sein. Schließlich ist die magnetische Version dieser Drehgeber sowohl wirtschaftlicher, kompakter als auch weniger empfindlich gegenüber Umwelteinflüssen (Feuchtigkeit, Staub, Stöße, Temperatur).

Genauere Informationen finden Sie in unserer Analyse Vergleich Neigungssensoren und Singleturn-Drehgeber .

Multiturn

Bei Multiturn-Rotationen handelt es sich um Bewegungen, die logischerweise mehrere Umdrehungen umfassen. Bei diesen Bewegungen wird nicht nur die Position und/oder Geschwindigkeit einer Umdrehung, sondern auch die Anzahl der Umdrehungen gemessen. In diesen Fällen ermöglichen nur absolute Multiturn-Drehgeber eine Bewegungsverfolgung.

Weitere Informationen finden Sie in einem ausführlichen Artikel zu absoluten Drehgebern .

Auch den Unterschied zwischen Singleturn- und Multiturn-Drehgebern haben wir erklärt .

Translationsbewegung

Eine Translationsbewegung ist eine Bewegung, die entlang einer Achse parallel zu ihr stattfindet. Dies wird oft als lineare Bewegung bezeichnet. Die Messung wird in Längeneinheiten verarbeitet.

Seilzugsensoren

Linearbewegungssensoren bestehen aus einem Drehgeber, der mit einem Adapter gekoppelt ist, dessen Aufgabe es ist, eine Translationsbewegung in eine Drehbewegung umzuwandeln. Um eine Achse wird ein Kabel auf- und abgewickelt, was die Messung über einen Drehgeber ermöglicht. Ein Ende des Kabels wird an dem System befestigt, dessen Verschiebung gemessen werden soll, während der Codiererteil in Bezug auf den Referenzrahmen fixiert bleibt.

Seilzugsensoren können beliebige Drehgeber enthalten und daher alle ihre Eigenschaften haben. Dem Anwender stehen somit alle vorhandenen Ausgabeschnittstellen zur Verfügung. Diese haben jedoch den Nachteil ihres relativ großen Gehäusevolumens und der Notwendigkeit einer Drahtplatzierung. Die Auflösung hängt vom linearen Messbereich ab .

Messrad

Ein Messrad ist ein Bauteil, das auf der Welle eines Drehbewegungssensors befestigt ist. Dieser wird durch Kraftschluss an seinem Außendurchmesser rotierend angetrieben. Dies geschieht in der Regel durch Anbringen an einem Förderband. Es ist das gleiche Prinzip wie beim Drehmoment Ritzel/Zahnstange und Ritzel (die Zahnräder werden durch den Griff ersetzt).

Dieses System ist interessant, wenn Sie nur wenig Platz für den linearen Bewegungssensor und/oder eine "endlose" Bewegung haben, wie z. B. ein Förderband.

Art der Messung

Der Abschnitt wird zumindest teilweise den zu verwendenden Gerätetyp definieren. Tatsächlich ist es auch notwendig, die Art der Messung zu definieren, die man durchführen möchte. Je nachdem wird man auf unterschiedliche Eigenschaften gelenkt.

Absolut vs. Inkrementell

Relativ (Inkremental)

Bei manchen Anwendungen ist es nur erforderlich, eine Bewegung im Vergleich zu einer Ausgangssituation (kein fester Bezugspunkt) zu messen, also eine Verschiebung gegenüber dem vorherigen Moment oder eine Geschwindigkeit. Dank Inkrementalgeber lassen sich solche Relativmessungen perfekt realisieren. Dies gilt nicht nur für Rotationsbewegungen, sondern auch für Translationsbewegungen, bei denen der Bewegungssensor zu 50 % aus einem Drehgeber besteht.

Inkrementalgeber Ihaben die wesentlichen Vorteile, dass sie sehr wirtschaftlich und kompakt sind. Wenn nur Geschwindigkeit und/oder relative Position erforderlich sind, wird diese Lösung bevorzugt.

Absolut

Einige Steuersysteme müssen jedoch die genaue Position in Bezug auf einen Referenzrahmen kennen, der sich nicht verändert, während die Arbeitsschritte fortschreiten. Absolutwertgeber und Neigungssensoren sind genau für diesen Zweck konzipiert. Es ist natürlich möglich, einen Offset hinzuzufügen und zu einem bestimmten Zeitpunkt einen Reset durchzuführen. Da auch die Geschwindigkeit gemessen werden kann, liegt der Hauptunterschied daher in dieser Fähigkeit, der Bewegung während des gesamten Zyklus zu folgen, auch nach einem Stromausfall!

Aber auch diese Zusatzfunktion hat einen Nachteil. Die für das Rundenzählen erforderliche Technologie ist mit Kosten verbunden. Einabsoluter Drehgeber wird daher deutlich teurer sein als ein Inkrementalgeber.

Es ist interessant festzustellen, dass die POSITAL-Technologien zum Zählen von Umdrehung batterielos sind (weniger Wartung!). Insbesondere die Wiegand-Effekt-Technologie stellt einen Technologiesprung im Sensorbereich dar.

Fazit: Welches Soll man Wählen?

Wenn Sie sich schließlich die Frage stellen „Welchen Positionssensor soll ich für meine Anwendung wählen?“, versuchen Sie zunächst zu analysieren, welche Art von Bewegung Sie messen möchten und welche Maßnahmen erforderlich sind, damit Ihr Steuerungssystem funktioniert. POSITAL versucht, Ihnen die besten Produkte und Lösungen anzubieten und unterstützt Sie während Ihrer Designphase.

WARUM POSITAL?
POSITAL ist ein Hersteller von leistungsstarken industriellen Positionssensoren, die in einer Vielzahl von Motion Control- und Sicherheits-Systemen weltweit zum Einsatz kommen. Die Produkte des Unternehmens, z. B. Drehgeber, Neigungssensoren und Linearpositionssensoren werden in einer breiten Palette von Anwendungen verwendet, von der Produktion über Bergbau und Landwirtschaft bis zur Energiewirtschaft. POSITAL ist ein Mitglied der internationalen FRABA-Gruppe, mit einer langen Firmengeschichte. Die FRABA-Gruppe ist auch ein Innovator in Produktdesign und Herstellungsprozessen und ein Pionier der Industrie 4.0. POSITAL verfügt über eine globale Reichweite mit Niederlassungen in Europa, Nordamerika und Asien – und Vertriebspartnern auf der ganzen Welt. Die Produkte werden in fortschrittlichen Produktionsanlagen hergestellt. Das computergesteuerte halbautomatische Produktionssystem verfolgt jedes Gerät von der Bestellung über die Montage und Prüfung bis zur endgültigen Lieferung. POSITAL hat ein fortschrittliches Fertigungs- und Auftragserfüllungssystem entwickelt, das die Technologien des 21. Jahrhunderts umfasst. Mit diesem System war POSITAL in der Lage, „Mass Customization“ zu erreichen. So kombiniert POSITAL die Kosteneffizienz und Vielfalt einer skalierten Fertigung mit der Flexibilität und Genauigkeit spezialisierter Projekte. POSITAL ist ein marktführendes Unternehmen, das fortschrittliches Produktdesign und Herstellungsverfahren nutzt, um sicherzustellen, dass seine Kunden die Vorteile von Technologieführerschaft, Auswahl, Produktqualität und wettbewerbsfähigen Preisen genießen.

WARUM POSITAL?

POSITAL ist ein Hersteller von leistungsstarken industriellen Positionssensoren, die in einer Vielzahl von Motion Control- und Sicherheits-Systemen weltweit zum Einsatz kommen. Die Produkte des Unternehmens, z. B. Drehgeber, Neigungssensoren und Linearpositionssensoren werden in einer breiten Palette von Anwendungen verwendet, von der Produktion über Bergbau und Landwirtschaft bis zur Energiewirtschaft. POSITAL ist ein Mitglied der internationalen FRABA-Gruppe, mit einer langen Firmengeschichte.
Die FRABA-Gruppe ist auch ein Innovator in Produktdesign und Herstellungsprozessen und ein Pionier der Industrie 4.0. POSITAL verfügt über eine globale Reichweite mit Niederlassungen in Europa, Nordamerika und Asien – und Vertriebspartnern auf der ganzen Welt. Die Produkte werden in fortschrittlichen Produktionsanlagen hergestellt. Das computergesteuerte halbautomatische Produktionssystem verfolgt jedes Gerät von der Bestellung über die Montage und Prüfung bis zur endgültigen Lieferung. POSITAL hat ein fortschrittliches Fertigungs- und Auftragserfüllungssystem entwickelt, das die Technologien des 21. Jahrhunderts umfasst. Mit diesem System war POSITAL in der Lage, „Mass Customization“ zu erreichen. So kombiniert POSITAL die Kosteneffizienz und Vielfalt einer skalierten Fertigung mit der Flexibilität und Genauigkeit spezialisierter Projekte. POSITAL ist ein marktführendes Unternehmen, das fortschrittliches Produktdesign und Herstellungsverfahren nutzt, um sicherzustellen, dass seine Kunden die Vorteile von Technologieführerschaft, Auswahl, Produktqualität und wettbewerbsfähigen Preisen genießen.