Energieautarker Umdrehungszähler für Drehgeber

Ein absoluter Drehgeber sendet für das Positionieren eines Antriebs in z. B. einer Produktions- oder Verpackungsmaschine einen Positionswert der Welle. Möchte man über eine Umdrehung hinaus den absoluten Wert erfassen, werden zusätzlich zur Singleturn-Position die Anzahl der Umdrehungen erfasst. Man spricht dann von einem Multiturn-Drehgeber. Die Positionsangabe wird in der Regel mittels Protokoll über eine Schnittstelle (z.B. PROFIBUS) an eine Steuerung gesendet.

Aufgrund der Drehbewegung aus der Anwendung steht dem Drehgeber eine mechanische Energie zur Verfügung. Gelingt es diese in ausreichend elektrische Energie umzuwandeln, um damit die Anzahl der Umdrehungen in einen elektrischen Zähler zu schreiben, dann hat man zwar nicht das Perpetuum Mobile, aber einen energieautarken Zähler für die Umdrehungszählung erfunden.
Ein Dynamo funktioniert nicht, da kleinste Drehbewegungen mit niedriger Geschwindigkeit vorkommen. Die Innovation heißt EnDra® (Energie Draht).

Funktionsprinzip EnDra®-Technologie (Grobbeschreibung)
Ein Wieganddraht besteht aus je einem Hartmagnetmantel und Weichmagnetkern. Die absolute Position pro Umdrehung wird mit einem Magneten an der rotierenden Welle und 4 Hallsensoren gemessen. Fährt das Feld des Magneten durch Drehen der Welle am Draht entlang, will der weichmagnetische Kern dem Feld folgen, der hartmagnetische Mantel verhindert dies. In dem Draht entsteht ein immer größerer Feldunterschied (siehe Spannen eines Bogens). Sobald das externe Feld die Koerzitivfeldstärke des Mantels erreicht, wird der Mantel entmagnetisiert, die aufgebaute Spannung des Kerns springt dann sprunghaft um. Dieser geschwindigkeitsunabhängige Impuls wird zweimal pro Umdrehung generiert und über eine Spule in elektrische Impulse gewandelt. Dieser Impuls erzeugt Energie für das Betreiben des energiearmen FRAM-Speichers und dient auch als Information der erfolgten Anzahl der Umdrehung. Liegt wieder externe Spannung an, errechnet ein intelligenter Microcontroller den richtigen Wert aus der Position und der Anzahl der Umdrehungen.

Der Clou
Der Meilenstein für die Miniaturisierung, Wartungsfreiheit und Umweltfreundlichkeit bei absoluten Multiturn-Drehgebern. Die Vorteile und damit der Nutzen für den Kunden sind sehr groß:

a.) Eigenschaft: ohne Batterie; Nutzen: umweltschonend, wartungsfrei, kein Entsorgungsaufwand, -kosten, geringere Verwaltungskosten.
b.) Eigenschaft: ohne Getriebe; Nutzen: verschleißfrei, wartungsfrei.
c.) Eigenschaft: kleinere Bauform; Nutzen: geringerer Platzbedarf,
neue Einsatzmöglichkeiten.
d.) Eigenschaft: weniger Bauteile; Nutzen: geringere Ausfallwahrscheinlichkeit
e.) Eigenschaft: geringer Verbrauch; Nutzen: Energieeinsparung.
f.) Eigenschaft: geringeres Gewicht; Nutzen: neue Einsatzmöglichkeiten.

Schöpferische Zerstörung
Die EnDra®-Mutliturn-Technologie löst eine schöpferische Zerstörung aus.
Sie wird den Markt vollständig verändern.

1.) Allein in Deutschland werden voraussichtlich über 250.000 Batterien/Jahr nicht mehr eingesetzt.
2.) In ca. 2-3 Jahren werden die veralteten Technologien mit Getriebe und Batterie vollständig abgelöst sein.
3.) Aufgrund der geringeren Kosten an Material und Herstellung können völlig neue Einsatzgebiete erschlossen werden.
5.) Auch aufgrund der Einschränkungen der alten Technologien mit Getriebe oder Batterie (z. B. Temperaturempfindlichkeit, großer Platzbedarf, wartungspflichtig, hohe Umweltbelastung und hoher Entsorgungsbedarf) werden jetzt neue Felder, z. B. in Bereich der Windenergie, Medizintechnik, Aufzugstechnik, mobilen Arbeitsmaschinen und Anlagen-/Maschinenbau kontinuierlich erschlossen.
6.) Die Hersteller von Getrieben werden in dem Segment für Multiturn-Drehgeber sehr deutliche Umsatzrückgänge verbuchen müssen.

Fazit
Mit der EnDra®-Technologie eröffnen sich völlig neue Anwendungsgebiete für absolute Drehgeber, z. B. im Aufzugsbau, bei mobilen Arbeitsmaschinen, der Medizintechnik, alternativer Energieerzeugung sowie im Maschinen- und Apparatebau