1. Kapazitative Messtechnik 2. Energie-Harvesting
Eigenschaft des Multiturn-Systems ist, dass die Zählelektronik ohne externe Stromversorgung oder stör- und wartungsanfällige Batterien auskommt. Ein von Posital seit Jahren bei Vollwellen-Gebern eingesetzter Wiegand-Harvester, der Rotationsbewegungen in elektrische Impulse umsetzt und für das Hohlwellen-Design fit gemacht wurde, sorgt für komplett energieautarken Betrieb. Ein typisches Einsatzfeld der Hollow-Shaft-Kits sind Roboter und die immer populärer werdenden Cobots. Die handlichen Montage-Kits, die bei einem Außendurchmesser von 80 mm gerade mal 110 g wiegen, lassen sich direkt in die Gelenke der Roboterarme integrieren. Die Kits eignen sich überall dort, wo es um die direkte Montage auf der Achse eines Motors geht. Aufgrund des schlanken Designs (nur 17,8 mm tief) und der großen zentralen Öffnung (30 oder 50 mm) eignen sich die Drehgeber für viele Anwendungen. Montage wie Inbetriebnahme sind einfach.
Kapazitative Messtechnik
Während Posital bei Drehgebern seit Jahren den Switch von optischer zu magnetischer Messtechnik vorantreibt, wurde bei der Hollow-Shaft-Baureihe bewusst ein anderer Weg gewählt. Da sich magnetische Systeme nur sehr schwer in Hohlwellen-Designs umsetzen lassen, gab man der kapazitativen Messtechnik den Vorzug. Die elektronische Auflösung beträgt 18 Bit bei Singleturn- oder 16 Bit bei Multiturn-Einsätzen bei einer Genauigkeit von ± 0,02°. Wesentliche Komponenten der kapazitativen Kits sind die mit unterschiedlichen Mustern gestalteten leitfähigen Oberflächen von Rotor und Stator. Sie erzeugen elektrische Hochfrequenzsignale, die über ASIC-Prozessoren gescannt werden. Dabei werden die aktuellen Weg- und Winkelparameter als eindeutiger Positionswert über die Open-Source-Schnittstellen SSI oder BiSS C an die zentrale Steuerung gegeben. Da beim Scannen immer die komplette Oberfläche erfasst wird, lassen sich die Hohlwellen-Kits auch von punktuellen Verschmutzungen nicht irritieren.
Energie-Harvesting
Herzstück des autarken Multiturn-Systems ist ein spezieller Energy Harvester, der als SMD-bestückbare Komponente von Posital industriell gefertigt wird. Hier sorgen Impulse aus einem aufwendig konditionierten Wiegand-Draht für die Energie. Während der klassische Wiegand-Harvester beim Vollwelleneinsatz mit einem zentralen Permanentmagneten arbeitet, musste für das Hohlwellen-Design ein komplett neues Setup gefunden werden. Über Feldtests und intensive Magnetfeldsimulation wurde eine zuverlässige Lösung mit vier Diametralmagneten entwickelt, die gleichmäßig im Rotor platziert wurden. Die vier Magnete sorgen für ein stabiles Magnetfeld, das der im Stator installierte Wiegand-Sensor detektieren und nutzen kann. Mit jeder 360°-Rotation des externen Magnetfeldes erzeugt der haarfeine, in eine Kupferspule eingebettete Wiegand-Draht einen Spannungsimpuls. Er versorgt die Zählelektronik, die jede einzelne Umdrehung exakt erfasst. Der Multiturn-Zähler verfügt über einen 43-Bit-Speicher für einen Messbereich von fast neun Billionen Umdrehungen.
