Position- und Drehzahlmessung Messsystem zur Erfassung der Winkellage und Drehzahl der Motorwelle
Hintergrund
Dezentrale Lösungen, höhere Leistungsdichte und Kosteneffizienz sind die Anforderungen, die auch im Bereich der Entwicklung von Elektromotoren aufgerufen werden. Die hohe Integrationsdichte, bei gleichzeitig zunehmend rauen Bedingungen, ebnet den Weg für magnetische Lösungen. Staub, Öl und Fett kann dem magnetischen Messprinzip nichts anhaben - eine Integration ohne Gehäuse ist wünschenswert, um neben Bauraumeinsparung auch unnötige Kosten zu vermeiden. Die hohe Leistungsdichte führt zu höheren Temperaturen und auch zu größeren magnetischen Störfeldern. Die Herausforderungen für eine maßgeschneiderte Messlösung für eine Drehzahl- und Positionserfassung sind äußerst komplex und nur durch ein spezielles Design zuverlässig lösbar.
Sensorlösung
- Kompaktes Sensormodul mit einem AMR FixPitch-Sensor AL796 für eine große Einbautoleranz.
- Referenzsignal wird durch einen GMR Feldsensor realisiert, der ebenfalls einen großen Sensorabstand zulässt.
- Signalkonditionierung und Umwandlung in ein digitales Quadratursignal mittels speziell abgestimmtem Interpolator.
- Die Integration des Sensormoduls erfolgt in der Nähe der Leistungselektronik, knapp oberhalb der Motorwicklungen - so wird kein zusätzlicher Platz am Ende des Motors benötigt.
- Mit kompaktem, kunststoffgebundenem Hartferritpolring mit 32 Polen - resultieren bis zu 8192 Messschritte pro Umdrehung.
- Drehzahlen bis 8.000 U/min sind realisierbar.
Vorteile
- Kostengünstig und äußerst kompakt
- Breiter Temperaturbereich bis +105 °C und großzügige Einbautoleranzen
- Hohe Messauflösung und Genauigkeiten von ca. ± 0.35°
- Äußerst robust gegenüber rauen Umweltbedingungen
- Sensormodul flexibel mit einer Spannungsversorgung von wahlweise +3.3 V oder 5 V einsetzbar
Project Request
Winkelmessung Roboter Winkelmessung in den Motoren der Robotergelenke
Hintergrund
Industrierobotik im Wandel: Das Bild klassischer Industrieroboter - die an schweren und sperrigen Komponenten ihren Dienst verrichten, eingesperrt in Käfigen, um bei einer Fehlfunktion Leib und Leben von Mitarbeitern im Umfeld zu schützen - gehört in neuen Robotergenerationen der Vergangenheit an. „Collaborative Work“ - nicht nur zwischen Menschen, sondern zwischen Mensch und Roboter - ist Trend. Können Roboter doch leicht größere Lasten tragen und mittels modernen Sensorkomponenten feinfühlig wie ein Mensch agieren - im wahrsten Sinne „Hand in Hand“ - lernen Roboter die Bewegungsabläufe des Menschen. Mit ihrer Kraft unterstützen sie den Mensch beim Justieren und exakten Platzieren von Komponenten in Montageprozessen. Weitere Anwendungsfelder erschließen sich praktisch täglich neu.
Sensorlösung
- AMR FixPitch Sensoren AL797 für höchste Performance und Minimierung von mechanischen Einflüssen.
- Das Systemkonzept erzeugt an den Motor angepasste Noniussignale zur Weiterverarbeitung in der Steuerung.
- Extrem fache Ausführung des Baugruppendesigns für die Integration im Motor.
- Die Baugruppe verfügt über Speicherbausteine für Sensorparameter. Diese werden während der Produktion erfasst und im Modul gespeichert. Die Steuerung kann diese auslesen und zu Korrekturrechnungen nutzen.
- Die Baugruppe liefert die verstärkten Sensor-Rohsignale und wurde für das System mit SIL3 zertifiziert.
Vorteile
- Überaus hohe Sensorsignalperformance für Positionierung und Drehmomentregelung
- Sehr kompakte Integration durch flache Bauweise und sehr robustes Design angepasst an die Anwendung
- Durch SIL3 Zertifizierung Safety-Anwendungen möglich
Project Request
Prozesskontrolle & Prozessdokumentation Prozessüberwachung bei mechanischen Nietverbindungen
Hintergrund
Es "knallt" und ist in weniger als 500 µs erledigt: Ein nagelähnlicher "Tac" verbindet zwei Materialien miteinander - und das Ganze absolut perfekt! Die Verbindung ist stabil - das sieht man ganz einfach in einem Diagramm - denn der Fügeprozess ist durch Sensorik überwacht. Doch einen Schritt zurück: Wozu das Ganze?
In der modernen Karosseriefertigung für Automobile werden zunehmend Kunststoffverbundmaterialien eingesetzt, bei denen eine klassische Schweißverbindungstechnik nicht mehr möglich ist. Nietverbindungen haben den Nachteil, dass man ein Gegenstück benötigt, um eine sichere Verbindung herzustellen. So hat sich eine neue Methode der Fügeverbindung etabliert, die einer Verbindung mit einem Nagel sehr ähnelt. Begründet aus den hohen Anforderungen an eine nachweislich sichere Verbindung, muss der Prozess überwacht und dokumentiert werden.
Hierfür wird ein Mess- und Auswertesystem benötigt, welches den Verbindungsprozess nahezu komplett aufzeichnet. Bewertet wird anhand eines systematischen "Fingerabdrucks". Ein zu starkes oder zu schwaches Eintreiben des Tac's stellt eine unsaubere Verbindung dar und lässt sich anhand einiger Punkte in einem aufgezeichneten Weg-Zeit-Diagramm eindeutig erkennen. Ebenso wie eine korrekte, saubere Verbindung.
Mit einer Geschwindigkeit von über 50 m/s wird der ca. 3 cm lange Tac in die Materialien "geschossen" - ein hochdynamischer Prozess mit hohen Anforderungen an die Sensorlösung.
Sensorlösung
- Der mit Druckluft angetriebene Treiberkolben für den Tac wird mit einer 2 mm Zahnstruktur versehen. Diese wird mit einem nichtmagnetischen Material verschlossen, so dass der Kolben eine glatte Oberfläche besitzt.
- Das Sensorsystem, basierend auf GMR-Zahnsensoren, wurde innerhalb der Führung für den Kolben einkonstruiert.
- Die Sensorsignale werden verstärkt und Sensorparameter wie Offset und Amplitude korrigiert.
- Innerhalb der Steuerung kann mittels einfachem Arcustangens-Verfahren die Position des Kolbens ermittelt und in Kombination mit der Zeit zu einem Weg-Zeit-Diagramm gewandelt werden.
- Die Baugruppe ist äußerst robust und so im System implementiert, dass sie trotz rauer Umgebung den starken Schockbelastungen widerstehen kann.
Vorteile
- Exzellente Sensorsignale trotz hoher Dynamik im Prozess
- Direktes Messprinzip an dem Treiberkolben über den die Tac-Position präzise dargestellt wird
- Weg-Zeit-Diagramm bzw. "Fingerabdruck" des Prozesses für einen hochwertigen Qualitätsnachweis
- Robust gegenüber starke Schockbelastung und Verschmutzung
Project Request
Strommessung in Antriebsregler Typische hochauflösende 3-Phasen-Strommessung mit galvanischer Trennung
Hintergrund
Für die typische 3-Phasen-Strommessung im Bereich der Antriebstechnik gibt es viele Möglichkeiten mit unterschiedlichsten Technologien. Im Prinzip besteht die Forderung eine sichere galvanische Trennung zwischen dem Last- und dem Signalkreis zu haben. Weiterhin sind eine gute Dynamik, geringe Leistungsverluste und geringer Bauraum für die Strommessung gewünscht.
Je besser die Strommessung realisiert werden kann, desto höher wird die Regelgüte des Gesamtsystems. Dennoch gilt es die Kosten im effizienten Bereich zu halten. Ein billiger Stromwandler bedarf oft erweiterter Beschaltung - daher sollte immer das Gesamtsystem mit allen Vor- und Nachteilen betrachtet werden.
Sensorlösung
- Standard-Stromsensor der CDS4000-Familie mit unipolarer 5 V Spannungsversorgung.
- 3 Sensoren mit kompakten Außengeometrien für alle 3 Phasen.
- Die Stromsensoren werden als THT-Bauteil in die Leiterplatte bestückt und es sind keine zusätzlichen Kabel notwendig, die durch den Wandlerkern geführt werden müssen.
Vorteile
- Hohe Signalbandbreite mit 200 kHz
- Kein Eisenkern, sehr kompakte Bauform, kaum Eigenverluste
- Stromproportionales analoges Ausgangssignal
- Zusätzliches Überstrom-Ausgangssignal zur Direktabschaltung der IGBT's
Project Request
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