Kapitel 6: Elektrische Linearantriebe und Positionssensoren

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Um sicherzustellen, dass das TiMOTION Produkt, für das Sie sich entscheiden, Ihren Anforderungen und denen Ihrer Anwendung entspricht, ist es wichtig, die Funktionen und Optionen zu kennen, die für den optimalen Betrieb Ihres Systems unerlässlich sind.

In unseren vorangegangenen Artikeln haben wir die Komponenten und Funktionen eines elektrischen Zylinders, die verfügbaren Sicherheits- und Schutzoptionen, die verschiedenen möglichen Lasten und Geschwindigkeiten usw. diskutiert. Hier werden wir uns auf die verschiedenen Positionssensoren konzentrieren.

Wenn sie mit Positionssensoren ausgestattet sind, können Elektrozylinder die Position ihres Hubs an die Steuerung übermitteln. Tatsächlich werden sie effizienter.

Obwohl sie nicht systematisch sind, sind Positionssensoren immer noch unerlässlich und für die komplexesten Systeme sehr zu empfehlen. Bei synchronisierten Bewegungen werden diese Sensoren unentbehrlich, um eine reibungslose Bewegung zu gewährleisten, unabhängig von den Unterschieden in der getragenen Last.

Darüber hinaus sind diese Sensoren entscheidend für andere Funktionalitäten, die die Position des Zylinderhubs kennen müssen. Das Positionsgedächtnis veranschaulicht dies perfekt.

Die 4 wichtigsten Positionssensoren, die TiMOTION in seinen Systemen verwendet, sind :

Hall-Effekt-Sensoren
Potentiometer
Reed-Sensoren
Optische Sensoren

1. Hall-Effekt-Sensoren

TiMOTION empfiehlt die Verwendung von Hall-Effekt-Sensoren, da diese klein genug sind, um in die kompaktesten Systeme zu passen, und gleichzeitig ein hochpräzises digitales Signal liefern, das auf der Motorwelle platziert wird.

Diese Sensoren werden durch ein Magnetfeld aktiviert, das zwei wesentliche Eigenschaften aufweist: Flussdichte und Polarität.

Das von den Hall-Effekt-Sensoren abgegebene Ausgangssignal ist relativ zur Dichte des Magnetfelds um das System herum. Wenn dieses Magnetfeld einen bestimmten vorgegebenen Schwellenwert überschreitet, wird es detektiert und erzeugt eine Spannung, die als Hallspannung bezeichnet wird.

Kostengünstig, qualitativ hochwertig und mit einer langen Lebensdauer sind Hallsensoren die am häufigsten verwendeten.

HINWEIS: Die TiMOTION Controlboxen sind nur für den Empfang von Informationen ausgelegt, die von Hall-Effekt-Sensoren gesendet werden. Sie unterstützen kein Feedback von anderen Arten von Sensoren (oder nur nach Untersuchung der Anfrage).

2. Potentiometer

Potentiometer, auch als POT bekannt, sind in der Industrie weit verbreitet. Es handelt sich um eine Art variabler Widerstand mit drei Anschlüssen, von denen einer mit einem Schieber verbunden ist, der sich auf einer Widerstandsbahn mit den beiden anderen Anschlüssen an den Enden bewegt. Dieses System ermöglicht es, eine Spannung zwischen der mit dem Schieber verbundenen Klemme und einer der beiden anderen Klemmen zu sammeln, abhängig von der Position des Schiebers und der Spannung, der der Widerstand ausgesetzt ist.

Mit anderen Worten: Der Widerstand bestimmt die Position. Wenn sich die Schnecke dreht, ändert sich der Widerstandswert und jeder Widerstandswert entspricht einer Position des Zylinderhubs.

Gegenüber Hall-Effekt-Sensoren haben Potentiometer den Vorteil, dass die Hubposition auch bei einem Stromausfall des Systems beibehalten wird.

Potentiometer haben jedoch den Nachteil, dass sie weniger genau sind als Hall-Effekt-Sensoren, da sie ein analoges Signal senden und dem Joule-Effekt unterliegen. Dies ist jedoch nicht nachteilig für die Lesbarkeit der Gesamtposition.

3. Reedsensoren

Reedsensoren sind magnetische Sensoren. Sie haben einen elektrischen Schalter, der durch ein Magnetfeld aktiviert wird. Der Sensor ist ein Schalter, der ein Kontaktpaar enthält, das auf Eisenmetallmessern montiert ist, die sich in einem abgedichteten Glasgehäuse befinden. Die Kontakte können geöffnet und geschlossen werden, wenn ein Magnetfeld vorhanden ist, und umgekehrt. Der Schalter kann durch eine Spule betätigt werden, wodurch der Reedschalter in seine ursprüngliche Position zurückkehrt. Mit der Kraft jeder Umdrehung der Schnecke und der Position der Hublänge des Elektrozylinders öffnet oder schließt sich der Reedschalter.

TiMOTION verwendet speziell diesen Sensortyp innerhalb der Steuerung mit einer Sicherheitstastenfunktion. Daher ist das System so programmiert, dass es ein Signal sendet, wenn der Schlüssel entfernt wurde. Dieser Sensortyp kann bei einigen Zylindern auch direkt auf dem Außenrohr angebracht werden. Auf diese Weise wird die Länge des Hubs leicht einstellbar.

4. Optische Sensoren

Optische Sensoren werden gelegentlich in TiMOTION Elektrozylindern eingesetzt. Dieser Sensortyp wandelt Licht in ein elektronisches Signal um. Wenn sich eine Schnecke dreht, dreht sich auch ein Lichtblockierrad, das das Licht zum Optokoppler blockiert. Dieser Optokoppler sendet ein Signal, sobald er feststellt, dass das Licht blockiert ist.

Durch die Drehung des Blackout-Rades ist der Optokoppler in der Lage, fünfundzwanzig Signale zu senden.

Typ der Sensoren	Hall-Effekt-Sensoren	Potentiometer	Reed Sensoren
Merkmale	Der Hall-Effekt-Sensor ermöglicht die Zählung der Motorumdrehungen dank der auf der Motorwelle befestigten Magnete, deren Umdrehungen von einem Mikroprozessor gezählt werden.	Ein POT besteht aus einem Schieberegler, der auf einem Widerstand gleitet, dessen Rolle darin besteht, den Wert dieses Widerstandes zu verändern. Jeder Widerstandswert entspricht einer Position des Hubs des Antriebs.	Der Reedsensor ist ein magnetischer Positionssensor. Es handelt sich um einen elektrischen Schalter, der durch das Anlegen eines Magnetfeldes betätigt wird. Es besteht aus zwei Kontakten, die auf Eisenmetallstreifen montiert sind, die sich in einem abgedichteten Glasgehäuse befinden. Die Kontakte können normalerweise offen oder geschlossen sein.
Vorteile	Wirtschaft Robust Leicht zu kontrollieren Beständig gegen die meisten Flüssigkeiten Statische Sensoren: lange Lebensdauer Effizient für Hochgeschwindigkeits-anwendungen	Kann zur Erzielung hoher Genauigkeit konfiguriert werden Speichert die Position des Zylinders auch bei einem Stromausfall	Berührungslos: langer Lebenszyklus (mechanische Lebensdauer von 100 Millionen Zyklen) Genauigkeit Hohe Zuverlässigkeit für Hochgeschwindigkeits-anwendungen
Begrenzungen	Frequenzbegrenzung Empfindlichkeit gegenüber Temperaturänderungen Hysterese Begrenzte Leistung bei Erschütterungen Positionsverlust bei Stromausfall	Unterliegt Verschleiß in Umgebungen mit vibrierender Kraft und/oder Fremdkörpern Empfindlich gegen extreme Temperaturen	Nachweis nur von magnetischen Materialien Kurze Reichweite (qs mm)