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Drehzahl- und Lagegeber

 

Absolutwertgeber

Inkrementelle Geber stellen keine absolute Lageinformation bereit. Die Absolutlage muß mit Hilfe des Nullimpulses erst ermittelt werden. Damit sind diese Geber zur Regelung von Synchronmotoren nicht einsetzbar, da dort die Polradlage sofort nach Anlegen der Versorgungsspannung bekannt sein muss.

Abhilfe schaffen rotatorische Geber, die zusätzlich zu den inkrementellen Lagesignalen eine absolute Lageinformation bereitstellen. Diese absolute Lageinformation bezieht sich im einfachsten Fall auf eine mechanische Umdrehung der Geberwelle. Daraus leitet sich die Bezeichnung "Absolutwertgeber single turn" ab. Mit Hilfe der absoluten Lageinformation erkennt die Regelung die Stellung des Polrades und kann den Strom im Synchronmotor optimal einprägen.

 

Single-turn-Absolutwertgeber mit Sinus-Cosinus-Signalen

Aus der Abtastung der Absolutspuren bildet die Elektronik des Gebers zwei um 90° gegeneinander verschobene sinusförmige Signale (C und D). Die Periodenlänge dieser Signale entspricht genau einer mechanischen Umdrehung.

Die inkrementellen Signale A und B sowie der Nullimpuls entsprechen denen inkrementeller Sinus-Cosinus-Geber.

 

Technische Daten für Single-turn-Absolutwertgeber mit Sinus-Cosinus-Signalen

Auflösung der Lageinformation	wie Sinus-Cosinus-Geber
Leitungslänge	bis 120 m
Versorgungsspannung	typ. 5 V
Ausgangssignale	1 Vss (ss: Spitze-Spitze)

 

Schnittstelle und Auswerteelektronik für Single-turn-Absolutwertgeber mit Sinus-Cosinus-Signalen

Für die Übertragung der Gebersignale wird mindestens ein 12-adriges Kabel benötigt. Bei Geberausführungen mit einer Spannungsversorgung von 5 V ist noch ein zusätzliches Aderpaar für die Sense-Leitung erforderlich. Über diese meldet der Geber den Pegel der Versorgungsspannung zurück und ermöglicht so eine Anpassung der Spannungspegels bei großen Leitungslängen. Um elektromagnetische Störungen zu minimieren, sind die wesentlichen Signaladern paarweise und die Signalleitung insgesamt geschirmt.

Die Auswerteelektronik besitzt zusätzlich zur Grob- und Feininterpolation eine Einheit zur Erkennung der Anfangslage. Diese wandelt die Signale C und D in digitale Werte und berechnet über die Gleichung

Anfangslage = arctan(Spur C/ Spur D)

die Anfangslage. Sie wird anschließend als Startwert für die Grobinterpolation verwendet, die die Zählimpulse richtungsabhängig addiert. Die Erkennung der Anfangslage erfolgt aus Kostengründen oft nur mit begrenzter Genauigkeit. Deshalb benutzt die Auswerteelektronik die berechnete Anfangslage nur so lange, bis der erste Nullimpuls auftritt. Erkennt die Auswerteelektronik den ersten Nullimpuls, korrigiert sie die Groblage und setzt sie auf Null.
Die fortlaufende Ermittlung der aktuellen Lage aus den Signalen A und B erfolgt wie bei inkrementellen Sinus-Cosinus-Gebern.