Die Inkrementalgeber sind aufgebaut nach optischem oder magnetischem Prinzip. An den Ausgängen des Encoders stehen zwei um 90°e phasenverschobene Rechtecksignale mit bis zu 10.000 Impulsen sowie ein Indeximpuls pro Motorumdrehung in der 3-Kanal-Ausführung zur Verfügung.
Inkrementalgeber geben eine spezifische Anzahl an gleichmäßig verteilten Impulsen pro Umdrehung wieder. Alle FAULHABER Inkrementalgeber haben mindestens 2 Kanäle - A und B. Beide Kanäle liefern ein Rechtecksignal, das zueinander 90 °e, also eine viertel Signalperiode C, versetzt ist. Durch diesen Versatz der Impulse kann die Drehrichtung des Motors bestimmt werden.
Ein Inkrementalgeber misst keine absoluten, sondern relative Positionen. Hierzu bestimmen Inkrementalgeber eine Position, relativ zu einer anderen Referenzposition. Um das zu ermöglichen müssen die Signalflanken über einen Quadraturzähler, entsprechend ihrer Flankenfolge über die Motorsteuerung, vor bzw. zurück gezählt werden.
Dieser Positionswert eines Inkrementalgebers geht jedoch bei einer Unterbrechung der Stromversorgung verloren. Ein Positioniersystem muss deshalb bei der Inbetriebnahme oder nach einer Stromunterbrechung eine definierte Referenzposition anfahren, um den Positionszähler zu initialisieren. Dieses Verfahren eines Inkrementalgebers wird als Homing bezeichnet. Zur Bestimmung der Referenzposition kommt in Inkrementalgebern meist zusätzlich eine externe Sensorik, wie ein Referenz- oder Endlagenschalter, zum Einsatz.
Um die Referenzposition besonders genau zu bestimmen, weisen die FAULHABER Drei-Kanal-Inkrementalgeber noch einen zusätzlichen Kanal auf – den Index. Dabei wird ein einziger Indeximpuls einmal pro Umdrehung erzeugt. Externe Referenz- oder Endlagenschalter können durch Umwelteinflüsse einen vergleichbar hohen Positionsfehler aufweisen und im einen Fall etwas früher oder im anderen Fall etwas später auslösen. Um trotzdem eine genaue Referenzposition zu bestimmen, kann ein Drei-Kanal-Inkrementalgeber von FAULHABER nach dem Endlagenschalter das Antriebssystem zurückfahren, bis die erste Signalflanke des Indeximpulses auftritt. Dieser Punkt kann anschließend als genaue Referenzposition genutzt werden.
Einige der FAULHABER Inkrementalgeber verfügen über einen Line Driver. Der Line Driver erzeugt für alle Kanäle - A, B und I ein zusätzliches differentielles Signal – A, – B und – I. Elektromagnetische Störungen können mittels dieses Verfahrens bei der Signalübertragung eliminiert werden. Besonders wenn die Encoder-Signale über lange Distanzen von fünf Metern und mehr übertragen werden müssen und für die Positionsregelung, empfiehlt sich daher der Einsatz eines Line Drivers.
Auf Seiten der Steuerung müssen diese differentiellen Signale eines Inkrementalgebers mit einem Empfängerbaustein wieder zusammengeführt werden. Die Line Driver von FAULHABER sind TIA-422 kompatibel. TIA-422, auch als EIA-422 oder RS-422 bezeichnet, ist ein Schnittstellen-Standard für eine leistungsgebundene, differentielle und serielle Datenübertragung.
Optische Inkrementalgeber
Funktion
Inkrementalgeber der Serie IER3-10000 (L) bestehen aus einer an der Motorwelle befestigten hochauflösenden Taktscheibe, einer Leuchtquelle und einem Fotosensor mit Interpolator sowie Treiberstufen. Das Licht der Leuchtquelle wird von der Taktscheibe reflektiert bzw. absorbiert. Das reflektierte Licht wird von dem Fotosensor des Inkrementalgebers erfasst und das Signal zu einem hochauflösenden Encoder-Signal verarbeitet. Am Ausgang stehen dann zwei um 90 °e phasenverschobene Rechtecksignale sowie ein Indexsignal zur Anzeige einer Antriebswellenumdrehung zur Verfügung. Ein Line Driver ist optional für die Inkrementalgeber verfügbar. Die hochgenauen optischen Encoder eignen sich optimal zur Positionsregelung.
Magnetische Inkrementalgeber
Funktion
Inkrementalgeber der Serie IE3-1024 (L) bestehen aus einem an der Motorwelle befestigten diametral magnetisierten, zweipoligen Gebermagneten. In axialer Richtung zum Gebermagnet ist ein spezieller Winkelsensor zur Erfassung der Antriebswellenposition angeordnet. Der Winkelsensor des Inkrementalgeber enthält alle notwendigen Funktionen wie Hallsensoren, Interpolator sowie Treiberstufen. Das von den Hallsensoren erfasste analoge Signal des Gebermagneten wird nach einer geeigneten Verstärkung dem Interpolator zugeführt. Dieser erzeugt durch einen speziellen Verarbeitungsalgorithmus das hochauflösende Encoder-Signal.
An den Ausgängen stehen abschließend zwei um 90 °e phasenverschobene Rechtecksignale sowie ein Indexsignal zur Anzeige einer Antriebswellenumdrehung zur Verfügung.
Nutzen und Vorteile
Integrierte magnetische Inkrementalgeber
Funktion
Die Inkrementalgeber der Serien IEH2-4096 und IEH3-4096 bestehen aus einem am Rotor befestigten mehrteiligen Magnetring und einem Winkelsensor. Der Winkelsensor enthält alle notwendigen Funktionen wie Hallsensoren, Interpolator sowie Treiberstufen. Die von den Hallsensoren erfassten analogen Signale des Gebermagneten werden in dem Inkrementalgeber nach einer geeigneten Verstärkung dem Interpolator zugeführt. Der Interpolator erzeugt durch einen speziellen Verarbeitungsalgorithmus das hochauflösende Encoder-Signal.
An den Ausgängen des Inkrementalgebers stehen damit zwei um 90 °e phasenverschobene Rechtecksignale mit bis zu 4.096 Impulsen pro Umdrehung sowie wahlweise ein Indexsignal zur Verfügung. Der Encoder ist in den Motoren der Serie SR integriert und verlängert diese lediglich um 1,4 mm.
Nutzen und Vorteile
