Weg-, Winkel-, Positionsmessung

Industrielle Elektronik5BHELI 2008/09

Michael StockerBernhard Wintersperger

Allgemeines

• Wege

• Winkel

• Positionen

• Erfassung von veränderlichen Positionen und Umwandlung in elektrische Signale.

WegmessungWiderstandsänderung

• Einfach

• Günstig

• Verschleiß

WegmessungInduktive Messung

• Induktive Wegaufnehmer

• Magnetostriktive Wegaufnehmer

WegmessungInduktive Messung

• Wirbelstrom-Sensoren

– Hochfrequente Wechselspannung

– Wirbelstrominduzierung

– Änderung der Spulenimpedanz

WegmessungKapazitive Messung

• Prinzip des idealen Plattenkondensators

• Abstand Kapazität

• Kleine Abstände

WegmessungKodierte Längengeber

• Absolutwertgeber

• Fixe Codierung für jede Position

• Dual-, Graycode

WegmessungInkremental Längengeber

• Periodische Zählspur

• Optisch, Induktiv, Schleifkontakte

• Drehimpulsgeber

WegmessungLaser Messung

• Triangulation

– Reflexionswinkel abhängig von der Entfernung

• Laufzeitmessung

Wegmessungweitere Messmethoden

• Seilzug

• Radar

• Ultraschall

• Konfokal-chromatisch

WinkelmessungWiderstandsmessung

• Potentiometer

• Winkel → Ohm

• Vorteil

- billig

- einfach auszulesen

• Nachteil

- Verschleiß

Winkelmessung Opto-elektronisch

• Absolutwertgeber

- Digitaler Zahlenwert

- optisch/magnetisch

• Serielle Übertragung

- beschränkte Anzahl der Unterteilungen

• Keine Referenzfahrt

• Profibus/Can-Bus

Winkelmessung Opto-elektronisch

• Inkrementalgeber

- Differenz zweier Winkel

- 20 µm

• Mehrfeldabtastung

- zwei leicht versetzt Sensoren

• Interferentielles Messprinzip

WinkelmessungInduktive Messung

• Unempfindlicher als opto-elektronische Verfahren

• Auswertung der Lage eines Magnetfeldes

• Polrad

– Magnetfeldsensor

– Hall-Sensor

Winkelmessung Gyroskop / Kreiselinstrument

• geschlossenes System

• bleibt stabil

• Präzession

- Bei einwirken einer Kraft F1

- Weicht die Kreiselachse rechtwinklig aus

• Messprinzipien

- Stabilität

- Präzession

Winkelmessung Piezo Gyroskop

Coriolis Effekt schwingendes Stäbchen Winkelgeschwindigkeit

Winkelmessung Piezo Gyroskop

Ausgang in V Werte werden Integriert Murata ENC-03

- Ruhelage: +1,35V

- 0,67 mV/(°/s) Bias Drift

Winkelmessung Laserkreisel

• Besitzt keine beweglichen Teile

• Zwei Lichtstrahlen

- In Gegenrichtung

- Eine Quelle (Laser)!

• Überlagerung

Positionsmessung

• Im industriellen Bereich Sensoren für Weg, Winkelmessung

• Berechnung aus Weg, Winkel

PositionsmessungGPS

• Global Positioning System

• Genauigkeit

– SPS: 100m – 15m

– PPS: 22m - ?m

– DGPS: 0,01 – 5m

• min. 3 Satelliten

• 4. für Zeit

Weg-, Winkel-, Positionsmessung

Ende