MEYLE Inkrementale Drehgeber

Umfangreiches Programm an inkrementalen Drehgebern als Vollwellen- und Hohlwellenausführungen.

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Aufbau und Funktion:

Meyle-Drehgeber arbeiten nach einem elektro-optischen Abtastprinzip. Eine Scheibe mit einem radialen Gitter aus Linien und Lücken dreht sich zwischen einer Lichtquelle (meist einer LED) und einem Empfänger, der ein Sinussignal proportional zum empfangenen Licht erzeugt.

Verarbeitung der Signale:

The sine wave signals are processed further in an electronic circuitry, usually a specific ASIC. This is necessary because most controllers controls (like e.g. counters) require digital signals with a certain voltagelevel. For that the signals are pre-processed in the encoder. The pre-processed signals are transmitted by the output circuit depending on the application.

Auswahl eines inkrementalen Drehgebers

Bei der Auswahl des Drehgebers sollten zusätzlich zu den auf Seite 8-10 genannten Punkten die folgenden Parameter berücksichtigt werden.

Anzahl der Kanäle:

Drehgeber mit einem Ausgangskanal werden zur Geschwindigkeitsregelung oder zur Längenmessung verwendet, wenn keine Richtungserkennung erforderlich ist, z. B.

Drehgeber mit einem Ausgangskanal

Geschwindigkeitskontrolle oder Längenmessung.

Anwendungen, bei denen die Drehrichtung erfasst werden soll, z.B. bei der Positionierung, erfordern Drehgeber, bei denen die beiden Kanäle A und B um 90° phasenverschoben sind. Durch Erkennung der Phasenverschiebung kann die Richtung ermittelt werden.

Drehgeber mit zwei Ausgangskanälen

Zusätzlich zu den beiden Kanälen A und B gibt es ein Nullsignal, das einmal pro Umdrehung erscheint. Dieses kann z.B. als Referenzsignal während der ersten Umdrehung nach dem Einschalten verwendet werden.

Drehgeber mit drei Ausgangskanälen

tr = rise time
tf = fall time

Schatt im Uhrzeigersinn, Draufsicht auf das Schatt
Invertierte Signale verfügbar
0-Impuls ist mit Kanal A und B UND-verknüpft

Die Auflösung eines zweikanaligen Encoders kann durch eine spezielle Flankenerkennung mit zwei oder vier multipliziert werden.

Multiplikation der Impulse:

Ein Geber mit physikalisch 5000 Impulsen pro Umdrehung kann mit dieser Technik 20000 Impulse pro Umdrehung erzeugen

Beim Einsatz in Umgebungen mit starkem elektrischem Rauschen und/oder wenn sehr lange Kabelstrecken erforderlich sind, empfehlen wir die Verwendung von Drehgebern mit invertierten (komplementären)

Umgekehrte Signale:

Signale. Diese Signale sind immer mit Ausgangsschaltungen vom Typ RS 422 und Sinusausgängen verfügbar. Meyle bietet sie auch für Push-Pull-Ausgänge an.

Auflösung:

Beispiel: Ein Drehgeber ist mit einem Messrad ausgestattet. Jede Umdrehung entspricht einer Strecke von 200 mm (Umfang). Die Genauigkeit soll 0,1 mm betragen. Wie hoch ist die erforderliche Auflösung (ppr)?

Gegeben: Umfang des Messrads
Rades: U = 200 [mm]
Messgenauigkeit des Systems: G = 0, 1 [mm]
Gesucht: Auflösung des Drehgebers: A = ? [Impulse/Auflösung]
Auflösung = Umfang !!_
Ganggenauigkeit G
Die erforderliche Auflösung wäre 2000 ppr (Impulse pro Umdrehung).

Pulsfrequenz:

Die erforderliche Impulsfrequenz kann berechnet werden. Diese ergibt sich aus der Anzahl der Impulse pro Umdrehung (ppr) und der Drehzahl (rpm). Die maximale Impulsfrequenz ist für jeden Drehgeber angegeben. In der Regel liegt sie bei 300 kHz. Meyle bietet auch hochauflösende Drehgeber mit einer Impulsfrequenz von bis zu 800 kHz an.

Beispiel:

wie man die erforderliche Impulsfrequenz fmax berechnet:
Gegeben: Drehzahl n= 3000 min-1
Auflösung des Drehgebers R = 1000 Impulse pro Sekunde

Die erforderliche Impulsfrequenz beträgt 50 kHz. Nun können Sie dieses Ergebnis mit den Daten des gewünschten Gebers vergleichen.

Dieses Diagramm kann für die gebräuchlichsten Lösungen als Kurzanleitung verwendet werden:

Ausgänge und Spannungsversorgung (Überspannung):

Meyle bietet eine breite Palette an möglichen Ausgängen und Spannungsversorgungen für jede Anwendung.

Output	lnverted signals	Sensor output
RS 422	Yes	5V DC
RS 422	Yes	10 ... 30 V DC or 5 ... 30 V DC
Push Pull output	No	10 ... 30 V DC or 5 ... 30 V DC
Push Pull outpu	Yes	10 ... 30 V DC or 5 ... 30 V DC
Sine wave voltage output	Yes	5V DC
Sine wave voltage output	Yes	10 ... 30VDC

Wird der Drehgeber in einer Umgebung mit starkem elektrischem Rauschen und langen Kabeln eingesetzt, empfehlen wir dringend die Verwendung von invertierten Signalen.

Sensorausgänge:

auf der Sensorausgangsleitung nahezu Null ist. Dadurch ist es möglich, die tatsächliche Versorgungsspannung des Gebers zu erkennen (z.B. 4,2 V statt 5 V). Aufgrund dieser Information erhöht die Steuerung die Versorgungsspannung auf z.B. 5,8 V. Die Sensorausgänge werden verwendet, wenn die Entfernung zwischen Geber und Steuerung sehr lang ist und die Versorgungsspannung am Geber aufgrund dieser langen Entfernung abfallen könnte. Die Eingangsimpedanz der Sensoreingänge (Controller) ist sehr hoch, und der Spannungsabfall

Digitale Ausgänge:

Das Sinussignal des optischen Systems wird zunächst digitalisiert, um Rechtecksignale zur Verfügung zu haben.

Welle dreht sich im Uhrzeigersinn, Draufsicht auf die Welle
Invertierte Signale sind verfügbar
0-Impuls wird mit Kanal A und B UND-verknüpft

Zur Übertragung der Signale stehen zwei mögliche Ausgänge zur Verfügung. RS 422 (TTL-kompatibel) oder Push-Pull (deckt PNP oder NPN ab). Bei der Auswahl des geeigneten Ausgangs für die Anwendung sind folgende Punkte zu beachten:

Das entsprechende Gerät / die entsprechende Steuerung, an die der Encoder angeschlossen werden soll

- Der Abstand zwischen dem Geber und der Empfangseinheit
- Die Empfindlichkeit gegenüber elektrischem Rauschen oder anderen Störungen.

Push-Pull:

Push-Pull-Ausgänge eignen sich für Zählinterfacekarten, elektronische Zähler oder SPS-Eingänge.

Ausgangsschaltung und empfohlene Eingangsschaltung RS 422:

Ausgangsschaltung und empfohlene Eingangsschaltung Push-Pull mit invertierten Signalen:

Ausgangsschaltung und empfohlene Eingangsschaltung Push-Pull ohne invertierte Signale:

Sinuswellenausgänge:

Die Sinussignale liegen als Spannungssignale vor. Sie lassen sich weiterverarbeiten und können mit einem Faktor von meist 10, 20, 50, 100, 400, 500, 1000 bzw. Binärfaktoren (512, 1024) multipliziert werden. Durch die Interpolation der beiden um 90° phasenverschobenen Signale kann eine sehr hohe Auflösung erreicht werden. Dies macht diese Art von Signalen besonders nützlich für Anwendungen, bei denen sehr hohe Auflösungen erforderlich sind. Außerdem eignen sie sich sehr gut für digitale Antriebe mit einer sehr langsamen und präzisen Bewegung, z.B. für Schleifmaschinen oder Aufzüge.

- Welle dreht sich im Uhrzeigersinn, Draufsicht auf die Welle
- 0-Impuls wird einmal pro Umdrehung erzeugt

Ausgangsschaltung und empfohlene Eingangsschaltung für sinusförmige Spannungssignale:

Giebellänge:

Abhängig von der Ausgangsschaltung und dem elektrischen Rauschen werden folgende Kabellängen empfohlen:

Output Circuit	max. cable length	Encoder connected to e.g.
Push-pull without inverted signals	100 m	counter/PLC
Push-pull with inverted signals	250 m	PLC/IPC1)
RS 422 with inverted signals	up to 1000 m (> 50 m depending on frequency)	PLC/IPC1)
Voltage sinus with inverted signals	50m	PLC/IPC1)
1)1PC = industrial PC

Anmerkungen:

Je nach Anwendung kann die empfohlene Kabellänge kürzer sein, insbesondere in Bereichen mit starkem elektrischem Rauschen.
Verwenden Sie immer geschirmte Kabel
Der Aderdurchmesser der Signaladern sollte 0,14 mm2 betragen.
Der Aderdurchmesser der Spannungsversorgungsadern sollte in Abhängigkeit von der Kabellänge so groß sein, dass die Spannungsversorgung des Gebers ausreichend hoch ist und die Signale nicht unter die Mindestpegel sinken!

Wir empfehlen unbedingt die Verwendung der im Zubehör aufgeführten Kabeltypen.