06.01.2005 • Prozessautomatisierung / MSR-Technik • Sensorik

Der direkte Weg zum Bus

Bei der Folienverarbeitung, in Krananlagen, Straßenbaumaschinen, Verpackungsautomaten und in vielen anderen industriellen Geräten werden Steuerungen, Antriebe und periphere Sensoren über den CANopen-Bus verbunden. Zum Erfassen und Messen von translatorischen und rotatorischen Bewegungen, Positionen, Winkelstellungen und Längen sind daher Messwertaufnehmer erforderlich, die mit geeigneten Ausgangsschnittstellen zum direkten Anschluss an den CANopen-Bus bestückt sind. Im Folgenden werden Winkelcodierer und Wegaufnehmer verschiedener Sensortechnologien beschrieben, die alle den beschriebenen Anforderungen entsprechen. Sie können ohne Zwischenglieder mit dem Bus verbunden werden.

Elektro-optische Winkelcodierer mit hoher Auflösung,
auch für lange Wege

Bis zu 16 Bit je 360° beträgt die Auflösung der elektro-optischen Winkelcodierer in robusten Gehäusen von 65 bzw. 58 mm Durchmesser. Die Multiturn-Version ist für maximal 4096 Umdrehungen ausgelegt. Verwendet werden diese Winkelcodierer zur Positionserfassung über Getriebe oder zum Messen besonders langer Wege. In letzterem Fall wird die Längsbewegung über Seilzüge oder Zahnriemen in mehrere Drehbewegungen übertragen und vom Codierer als Absolutwert digital ausgegeben. Die Codierer werden entweder mit Steckanschlüssen oder mit einer rückseitigen Anschlusshaube geliefert. Diese beinhaltet Dip-Schalter zur Adresseinstellung und zur Wahl der Baudrate. Zum Schutz gegen elektrische und magnetische Einstreuungen ist auch die
Datenübertragung mittels Lichtwellenleiter möglich.

Sensoren mit Hall-Elementen

Eine neue Modellreihe elektro-magnetischer Winkelcodierer zeichnet sich durch ihre kompakte Bauform und das berührungslose Sensorsystem aus. Die Aktivierung der Hall-Elemente erfolgt durch einen externen Permanentmagneten, der mit dem Messobjekt zu verbinden ist. Bei nur 36 mm Gehäusedurchmesser beträgt die Auflösung 12 Bit entsprechend 4096 Schritten je Umdrehung. Eine zweite Version mit 50 mm Durchmesser ist zum Einsatz unter besonders rauen Umgebungsbedingungen vorgesehen. Sie sind in Gehäusen aus Aluminium oder Edelstahl lieferbar und für Schutzarten bis IP 69K ausgelegt. Verwendung findet sie z.B. in Mobilkränen, bei der Lebensmittelverarbeitung und in der Meerestechnik.

Induktiv oder magnetostriktiv

Zwei verschiedene Sensortechnologien zur Wegmessung stehen zur Verfügung: Induktive Wegaufnehmer, die als Halbrücken ausgelegt sind und normalerweise analoge Mess-Signale liefern, werden mit A/D-Wandlern und CAN-Controllern bestückt. Deshalb können sie ohne Zwischenglieder mit dem Bus verbunden werden. Lieferbar sind sie für Messbereiche von 2 bis
200 mm. Die vollständig vergossenen Gehäuse entsprechen der Schutzart IP 68. Kugelgelenke, Rückholfedern sowie Stecker oder Kabelanschlüsse sind lieferbare Varianten für verschiedene Einbauverhältnisse. — Magnetostriktive Wegaufnehmer sind für Hübe von 100 bis 5000 mm verfügbar. Sie gibt es entweder mit Messrohr in Edelstahl zum Einbau in Zylinder oder mit Alu-Profil und seitlichem Schlitten zur Anlenkung parallel zum Messobjekt. Die Auflösung beträgt 0,002 mm. Zwei Positionsmagnete, ein Geschwindigkeitsausgang, Grenzwertsignale und die Arbeitsbereichseinstellung können über den Bus ausgewertet bzw. programmiert werden.

CANopen bietet
viele Möglichkeiten

Gemeinsam ist allen beschriebenen Wegaufnehmern und Winkelcodierern die Implementierung des CAN-open Application Layer Standard 301, Version 4.1. Sie erfüllen entweder die Anforderungen als Class 1 oder Class 2 Teilnehmer. Zu den besonderen Eigenschaften von CAN-open gehört u.a. die gute Fehlererkennung bei der Datenerfassung und -übertragung. Einzelne Teilnehmer können ohne Unterbrechung des Busbetriebes ausgetauscht werden. Durch Eingabe verschiedener Betriebsarten werden die Positionswerte der Messwertaufnehmer entweder auf Anfrage oder selbsttätig zyklisch oder azyklisch der zentralen Steuerung gemeldet.
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